HDG explica cómo funciona la impresión 3D?

La impresión 3D se ha convertido en una tecnología mucho más convencional, con máquinas de impresión disponibles en casi todos los precios. La mayoría de las personas que desean una impresora 3D probablemente puedan encontrar un modelo que puedan pagar. A pesar de esto, la impresión 3D sigue siendo tan nueva que pocas personas saben cómo funciona.

Es por eso que ahora es un buen momento para responder la pregunta "¿Cómo funciona la impresión 3D??". Hay una muy buena posibilidad de que tengas que usar uno eventualmente!

Solo nos concentraremos en máquinas aditivas de aquí en adelante, ya que son relevantes para el consumidor promedio. Solo sepa que las máquinas sustractivas pertenecen a la misma familia extendida de impresoras 3D que la que podría poner en un escritorio.

Modelado de deposición fusionado, estereolitografía y sinterización láser selectiva

Los tres métodos principales de impresión 3D aditiva son FDM (modelado de deposición fusionado), estereolitografía (SLA) y sinterización láser selectiva (SLS).

La impresora Da Vinci FDM

FDM es el sistema de grado de consumo más común. Con este tipo de impresoras se pasa un filamento de material a través de un cabezal de impresión caliente. El cabezal de impresión se coloca con precisión en el espacio 3D y deposita una capa de material de acuerdo con las instrucciones programadas exactas. Hay diferentes enfoques para FDM, pero llegaremos a eso en un momento.

La impresora Nobel SLA 

La estereolitografía es mucho menos común en los sistemas de consumo. Estas impresoras usan láseres para curar una resina líquida en un material de plástico sólido. Por lo general, el objeto se "saca" de un tanque de resina, formando capa por capa a medida que se eleva del material. En los últimos años, las impresoras SLA se han vuelto más compactas y asequibles. Por lo tanto, es una alternativa real a las impresoras FDM, dependiendo del tipo de modelo final en el que se acomode.

Sinterización láser selectiva (SLS) utiliza un poderoso láser para fusionar un polvo de polímero. El polvo real actúa como una estructura de soporte para la impresión, por lo que este tipo de impresión no necesita andamios especiales. SLS no es un tipo de FDM que encontrará en el escritorio. Sigue siendo una tecnología industrial por ahora.

Impresoras de robot cartesiano y delta

Una impresora robot delta

El tipo más común de impresora FDM es la impresora 3D cartesiana. El nombre se refiere a coordenadas cartesianas. Esas son las coordenadas de XYZ que todos aprendimos en la escuela. El cabezal de impresión se puede mover a cualquier coordenada XYZ dentro del espacio de volumen de impresión. Las matemáticas son simples, las impresoras son bastante asequibles y la calidad de impresión es precisa.

Sin embargo, dependiendo de cuán granulares sean las coordenadas XYZ, las superficies curvas podrían no ser tan suaves como podrían ser, requiriendo algún trabajo de acabado manual.

Las impresoras del robot delta adoptan un enfoque diferente. El cabezal de impresión está montado en tres brazos que corren en tres rieles. Al variar la altura de cada brazo, el cabezal de impresión puede balancearse. Este diseño permite que el cabezal de impresión se balancee en curvas verdaderas y también permite que los objetos altos se impriman dentro del volumen de impresión.

Básicamente, cuanto más tiempo sean los rieles, más alto puede ser el modelo. En lugar de las coordenadas de XYZ, las impresoras del robot delta usan trigonometría para calcular la posición del cabezal de impresión. El resultado final es que no pueden alcanzar la misma resolución de impresión que las impresoras cartesianas.

Para comprender realmente el concepto del robot delta, necesitas verlo en acción. Eche un vistazo a este video de Johann Rocholl y rápidamente obtendrá el concepto.

Observe la articulación en los brazos y cuán libremente y suavemente puede moverse la cabeza de impresión.

Materiales de impresora 3D

Las impresoras 3D usan una variedad de materiales, pero hay dos plásticos que son, con mucho, los más comunes en las aplicaciones de grado de consumo: ABS y PLA.

ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) es exactamente el mismo plástico del que están hechos los ladrillos de Lego. Este plástico es susceptible a la deformación al enfriar y necesita una impresora con una cama con estampado con calefacción. Es muy resistente al impacto, pero no particularmente fuerte. Es adecuado para hacer piezas prototipo e incluso piezas finales que no son de carga.

PLA (ácido poliláctico) tiene un punto de fusión bajo, no se deforma mucho, es fácil de trabajar y tiene menos impresiones fallidas. También es demasiado frágil para cualquier uso práctico, pero es brillante para crear modelos suaves y detallados que solo están destinados a ser mirados.

La buena noticia es que la mayoría de las impresoras 3D de consumo trabajarán con ambos materiales económicos. Para que pueda cambiarlos según sus necesidades.

El filamento de nylon es otra opción e incluso hay impresoras que usan madera o metal como material. Las impresoras de próxima generación también pueden manejar más de un filamento a la vez, permitiendo material mixto o impresiones multicolores.

El típico proceso de impresión 3D

Si nunca ha hecho una impresión 3D usted mismo, probablemente tenga curiosidad sobre cómo funciona realmente desde una perspectiva de usuario. Si bien usar una impresora 3D no es tan fácil como eliminar impresiones 2D en una impresora láser o de inyección de tinta, no es tan difícil como podría pensar.

Después de configurar la impresora de acuerdo con el manual, con la calibración y la nivelación realizada correctamente, primero necesita un modelo para imprimir.

Puede hacer su propio modelo, usando algo como Zbrush o AutoCAD, pero es probable que la mayoría de las personas descarguen un modelo de un sitio en línea. La primera parada definitivamente debería ser Thingiverse, que es posiblemente la colección más famosa de modelos enviados por el usuario. Sin embargo, hay muchas alternativas.

Después de obtener un modelo en formato compatible, lo abrirá en el software que vino con su impresora. Todos se ven y funcionan de manera diferente, pero el concepto básico es el mismo. También puede tratar primero un modelo 3D con Meshmixer, que asegura que un modelo 3D sea sólido y adecuado para imprimir.

En el software de impresora 3D, elegirá el tamaño y la calidad del modelo y el software lo convertirá en "cortes" que representan cada capa de impresión. También calculará el "andamio" que debe imprimirse para admitir el modelo mientras se está haciendo. Estas cosas se pueden romper cuando se realiza la impresión.

Con todo ese trabajo de preparación detrás de usted, la impresión puede comenzar. Dependiendo de la configuración de calidad, puede estar en una larga espera! Las impresiones de alta calidad varían de unas pocas horas a unos días. Afortunadamente, algunas impresoras 3D le permiten monitorear el progreso de su impresión de forma remota a través de una aplicación.

Una vez que se realice la impresión, la eliminará de la cama y luego la liberará del andamio. En muchos casos, tendrá que terminar el modelo con papel de lija y herramientas de corte especiales para eliminar las imperfecciones. Algunas personas incluso pintan sus modelos! El único límite real es tu creatividad.

Si tiene ganas de comprar una impresora 3D, estas son nuestras mejores opciones y si tiene un presupuesto, estas son más opciones de bolsillo.