MINIGUIA DE IMPRESIÓN 3D



Bienvenidos a una pequeña visita guiada por el abrumador apasionante mundo de la impresión 3D. En otras entradas ya hemos hablado sobre porqué debes darle una oportunidad a la impresión 3D y hemos visto como funciona la impresión 3D... así que ahora vamos a ver qué pinta tienen las impresoras 3D en realidad.

Tipos de Impresión 3D


Básicamente hay 2 grandes familias de impresoras, que tienen funcionamientos muy diferentes entre sí, cada una con sus puntos fuertes y débiles.

FDM o modelado por deposición fundida: es el tipo de impresora 3D más habitual y que tenemos todo el mundo en mente. Tienen movimiento en los 3 ejes y el filamento de plástico va siendo empujado por el extrusor hacia la boquilla que lo va depositando en forma de líneas y ascendiendo en Z capa a capa.

Son impresoras más baratas, con mayores volúmenes de impresión, nos permiten utilizar diferentes tipos de materiales, utilizar diferentes grosores de boquilla, son bastante limpias y en general serán la elección más interesante de cara a adentrarnos en la impresión 3D.

- SLA/SLS/DLP o fotoimpresión en resina: son una familia de impresoras que utilizan un tanque de resina fotosensible, que al ser expuesta a la luz del fondo del tanque, polimeriza y queda en estado sólido capa a capa. Son aparentemente más limpias y silenciosas, sin embargo requieren estar limpiando tras cada impresión, además son lentas y bastante más caras, de modo que su uso normalmente se limita a completar aquellas cosas que la impresoras por deposición fundida no hacen bien.

Como vemos las impresora de resina pueden ser un buen complemento a largo plazo, pero nuestra apuesta va a ir claramente por las impresoras por deposición fundida. Dentro de éstas, también vamos a poder diferenciar varios subtipos.



- Extrusión directa: el motor que empuja el filamento está al lado del fusor. Tienen la ventaja de ser las más sencillas de configurar y son capaces de imprimir sin problemas todo tipo de filamentos, incluídos los flexibles. Sin embargo el tener todo el mecanismo en el carro de impresión hace que tenga más inercia, provocando que sean un poco más imprecisas si trabajamos a velocidades altas (superiores a 60mm/s).

- Extrusión indirecta (Bowden): el extrusor se encuentra en la estructura de la impresora y el filamento viaja por el interior de un tubo de teflón hasta el fusor (hotend). De este modo quitamos mucho peso al carro de impresión, pudiendo alcanzar velocidades más altas y mayor definición, aunque nos limita a nivel de elección de materiales y tendremos que ser más precisos con las temperaturas de impresión para evitar atascos.



Y dentro de las impresoras FDM, con independencia del tipo de extrusión, podemos diferenciar varios tipos de impresoras según el tipo de movimiento que tienen en los ejes XYZ.

- Cartesiana clásica: es el tipo más común de impresoras que vamos a encontrar, con una base móvil que se desplaza en el eje Y, con el carro del extrusor en el eje X que con cada cambio de capa va subiendo por el eje Z. Es el diseño más clásico, pero que cuenta con mayor aceptación. Normalmente tienen una estructura abierta, con un marco estructural en la base y otro marco vertical para el eje Z.

- Cartesiana base elevada: es una variedad de impresora cartesiana que hace que la base empiece en la parte alta de la máquina y baje en por el eje Z en cada capa, quedando los movimientos de X e Y en la parte superior. Son algo más compactas y con estructuras tipo cubo, por lo que suelen utilizarse para materiales técnicos como el ABS al ser más fácil cerrarlas.

- Delta: son impresoras que funcionan con un sistema suspendido de 3 brazos y una base fija redonda, lo que les permite velocidades más altas. La superficie de la base suele ser más pequeña, pero pueden crecer mucho en altura, además de ocupar poco espacio en nuestro estudio, pues son ideales para situarlas aprovechando una esquina.

- Polar: es un tipo poco extendido aún, que utiliza coordenadas polares en lugar de cartesianas. La base tiene un eje de desplazamiento, además de poder girar sobre su centro, por lo que son interesantes para objetos con simetrías y redondos. La extrusión se produce en un único brazo que tiene movimiento. Suelen ser impresoras pequeñas.

- Brazo Robótico: por el momento no hay muchos modelos comerciales, pero acabaran llegando. La principal ventaja es no necesitar una base propiamente dicha. Y si tuviéramos una base móvil (que pueda girar) podríamos hacer impresiones que no estén limitadas a los 3 ejes cartesianos, ya que la impresión ya no tiene que ser necesariamente desde arriba.


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COMPONENTES

Una de las características interesantes de las impresoras 3D FDM (cartesianas y delta) es que utilizan componentes estándar de la industria, pudiendo abaratar costes de fabricación y haciéndolas más adsequibles. Pero además nos va a permitir poder arreglar, mejorar y personalizar nuestra impresora para adecuarla al máximo a nuestras necesidades.

Ésto también nos va a permitir alargar su vida útil, ya que podremos actualizarla con el tiempo y así seguir sacándole el máximo partido. Incluso en el caso de comprar alguna impresora mejor, podemos aplicarle cambios a nuestra vieja impresora para que complemente a la nueva. Incluso darle una nueva vida a nuestra impresora utilizando sus componentes para crear otro tipo de máquina CNC como puede ser una pequeña fresadora o un grabador láser, costando menos de 100€ su transformación.



Los motores tipo "stepper" serán los encargados de generar el movimiento, que se transmite al resto de componentes mediante correas dentadas (similares a los ya utilizados en las impresoras y plotters de papel). Se denominan así porque el movimiento va tabulado por "pasos" y tienen la capacidad de cambiar de sentido y velocidad con mucha facilidad. El estándar más popular es el NEMA17 que podemos ver en la imagen, sin embargo hay diferencias de calidades entre fabricantes, incluso varianes de estos motores con diferentes especificaciones.

Uno de estos motores se encarga de la extrusión del filamento, con una corona dentada que va dentro del extrusor, y ajusta la cantidad de filamento que se necesita en cada momento. De hecho los extrusores son una de las piezas más sencillas de cambiar y que mayor mejora puede suponer a la calidad y velocidad de la impresión.



A continuación del extrusor, tenemos el fusor (hotend), una pieza metálica tubular que es la encargada de calentarse hasta la temperatura de fusión del material utilizado, acabado en un cabezal de impresión que es una pequeña pieza de latón con una abertura que normalmente es de 0.4mm, pero que puede cambiarse por otros mayores/menores según queramos imprimir piezas grandes de forma rápida o piezas detalladas pero más despacio.

La base sobre la que imprimimos se llama "cama de impresión". Esta puede estar calefactada, lo cual mejora la adhesión del material y evita que se despegue durante la impresión. Ésto además nos abre la posibilidad de imprimir ciertos materiales "exóticos" que pueden interesarnos y requieren esta característica.



La cama es uno de los elementos abiertos a mejora. Dependiendo de los materiales que vayamos a imprimir, podemos aplicarle superficies rugosas, flejes con adhesión magnética, con acabado tipo arena o directamente colocar un cristal de borosilicato, mejorando así la adhesión de las piezas (incluso usando laca o productos dedicados en caso de ser necesario). Cada solución tiene sus pros y contras, por lo que elegiremos en función del material que vayamos a imprimir.



La electrónica es la segunda parte de una impresora 3D y se encarga de transmitir las órdenes codificadas en nuestro archivo Gcode al resto de componentes, así como la alimentación a los motores y otros componentes. El 99% de las impresoras traen placas "propietarias", diseñadas para esa impresora en concreto... aunque la gran mayoría son Open Source, por lo que es posible cambiar la electrónica a tu impresora por una más avanzada


En la imagen se ve una placa MKS Gen L que nos ofrece la posiblidad de controlar hasta 5 motores y usar "Drivers" más avanzados. Una mejora así puede suponer una mejora importante en calidad y velocidad de impresión... pero sobretodo reduciremos el ruido procedente de los motores.


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Por último hablaremos de las pantallas, que serán el panel de control de nuestra impresora.  Desde la pantalla podemos elegir el archivo que vamos a imprimir, lanzar una impresión, configurar diferentes parámetros, pausar la impresión... sin embargo siempre vamos a necesitar de un ordenador con un programa "Slicer" para poder preparar los archivos de impresión.

Actualmente tenemos gran variedad de pantallas... algunas con botones físicos, otras traen pantalla táctil, otras un dial para navegar por los menús... y en ocasiones combinaciones de éstos.


No compras sólo una impresora, compras una plataforma


Cuando decides comprar una impresora, en realidad estás comprando una plataforma de impresión, no un producto cerrado. Una impresora 3D requiere de una puesta a punto periódica, hacer la sustitución de algunas piezas (por desgaste o mejora), calibración de la cama caliente (para que esté a la distancia justa), imprimir piezas de mejora...

Por lo que es importante elegir entre modelos que son "populares"... nos va a resultar mucho más fácil encontrar recambios y consumibles, vamos a encontrar ayuda más fácilmente en foros y tendremos mucho más soporte de la comunidad. Y en el caso de no tener mucho tiempo para dichas tareas de intendencia... la recomendación sería buscar alguna empresa que nos ofrezca dicho mantenimiento.

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