Impresoras 3D

Sugru , una goma moldeable similar a la arcilla que se cura al aire en una goma duradera, flexible, impermeable y aislante, ahora se puede comprar en Makerbot Store. Este material se puede moldear a mano durante unos 30 minutos. Durante esos 30 minutos se puede fijar manualmente de forma más o menos permanente a casi cualquier superficie. Después de 24 horas se ha curado completamente, pero sigue siendo flexible. Se endurece en una forma flexible. La mejor parte de imprimir con Sugru es que se puede adherir firmemente a las piezas de ABS. De esta manera puede ensamblar rápidamente piezas pequeñas impresas.

Algunas de las ideas de Makerbot para el uso de Sugru:

• Soportes para teléfono celular y GPS y soportes de carga que no rayan las delicadas carcasas de nuestros dispositivos electrónicos favoritos
• Cubiertas de goma para tapas de lentes que son suaves cerca de la óptica
• Almohadillas nasales para tus gafas estampadas
• ¿O un parachoques de goma para cochecito de bebé?

¡Este material es fantástico! Los inventores son del Reino Unido y tienen un gran sitio web donde explican el desarrollo de Sugru. Asegúrate de leer su historia .

En este video, Joshua Topolsky de Theverge.com recorre la tienda de modelos de Microsoft con el diseñador de experiencia de usuario Karsten Aagaard. El video le dará una buena idea de cómo Microsoft usa las impresoras 3D para crear prototipos.

¿Es esa la última impresora 3D de materiales múltiples de Objet que utilizan?

Andrea Ferrari y su equipo científico de la Universidad de Cambridge descubrieron recientemente una forma de imprimir productos electrónicos de calidad. Esto sin ninguna adición de metal. ¿Cómo? Lograron fortalecer los polímeros conductores (tipo de plástico) con grafeno . El problema con la electrónica impresa hecha de polímeros conductores es la calidad. La electrónica basada en silicio conduce la electricidad mucho mejor. El grafeno, una especie de rejilla de miel de átomos de carbono que produce grafito, además de metal, se conduce. Ahora que Andrea Ferrari logró combinar grafeno con polímeros conductores, es por primera vez posible imprimir productos electrónicos de calidad con la misma conducción que los productos electrónicos basados en silicio.

Desafortunadamente, debido a la forma de las escamas de grafeno, es bastante difícil empujar el material a través del cabezal de la impresora. El grafeno es una mezcla irregular de copos grandes y pequeños. Las escamas grandes obstruyen el cabezal de la impresora y al mismo tiempo impiden que se formen pequeñas gotas regulares.

Ferrari y su equipo lograron solucionar este problema. Con el uso de la sonicación , pueden despegar capas de grafeno de un bloque de grafito y al mismo tiempo filtrarlas para que las bandadas más grandes ya no obstruyan la impresora. Luego, resuelven las escamas en el solvente N-Metilpirrolidona (más conocido como NMP) que contrarresta el infame efecto de anillo de café (un patrón dejado por un charco de líquido cargado de partículas después de que se evapora, en este caso la tinta). Este problema tenía que resolverse al imprimir piezas electrónicas delicadas. En la etapa final, el NMP combinado con los copos de grafeno disueltos se colocan en el cabezal de la impresora. Los investigadores imprimieron un par de circuitos y transistores de película delgada.

Debido a este avance, la electrónica impresa ahora puede conducir la electricidad más rápido que antes, pero aún no tan rápido como la electrónica basada en silicio. Tenga en cuenta que este producto aún está en desarrollo y ni siquiera se acerca a lo que va a ser. Esto abre las puertas para dispositivos basados en grafeno totalmente impresos en cualquier superficie aleatoria. Imagina eso.

Cada impresión 3D comienza con un modelo 3D. Cada modelo en cada repositorio en línea fue modelado por alguien, en algún lugar. Para desbloquear todo el potencial de cualquier impresora 3D, es necesario saber cómo modelar. Ahora es el mejor momento para aprender a modelar en 3D porque nunca antes habían estado disponibles tantas opciones de modelado en 3D de forma gratuita. Dos de esas opciones son Tinkercad y Fusion360 , ambos productos de Autodesk y gratuitos (para estudiantes, aficionados y pequeñas empresas).

Tinkercad

Tinkercad está dirigido a usuarios más jóvenes y aquellos sin experiencia en modelaje. Está diseñado para permitir que cualquier persona comience a crear modelos 3D, con una interfaz intuitiva basada en navegador que se puede controlar completamente con un mouse. Su enfoque es la educación y el fomento del pensamiento en términos de objetos tridimensionales y sus tamaños, posiciones y orientaciones relativos. Tinkercad emplea un método de arrastrar y soltar para combinar formas 3D básicas para construir objetos más complejos, lo que la convierte en una de las opciones de modelado 3D más simples disponibles. Hay varios tutoriales disponibles para guiar a los nuevos usuarios a través de sus primeros modelos.

Fusion360 es un programa de modelado 3D de escritorio que utiliza la computación en la nube para ayudar con cargas computacionales pesadas como simulaciones. Más allá del modelado 3D, también incluye espacios de trabajo para escultura 3D (etiquetados Create Form en el software), fabricación de chapa, renderizado, animación de ensamblajes y operaciones, fabricación con máquinas CNC y tornos, y simulaciones de estrés estático y no lineal, estrés térmico, pandeo estructural y optimización de la forma. Están sucediendo muchas cosas bajo el capó de Fusion360, por lo que está destinado a usuarios más experimentados, o al menos a aquellos que aspiran a convertirse en usuarios más experimentados.

Para demostrar las diferencias entre los dos, diseñé la misma parte (un llavero de 3DPrinting.com, por supuesto) en ambas aplicaciones y luego exploré algunas de sus herramientas y capacidades únicas.

Empecé con Tinkercad. Tinkercad tiene una herramienta de extrusión SVG pero no tenemos un archivo SVG del logo de 3DPrinting.com. Intenté ejecutar el logotipo a través de un convertidor SVG en línea y los resultados fueron imperfectos; la extrusión del archivo SVG convertido en Tinkercad resultó en este objeto.

Cerca, pero sin puro. Si tiene un buen archivo SVG, esta herramienta funciona bien. Pero como no está disponible, tendremos que modelar el llavero desde cero. Crear la placa posterior del llavero es tan simple como arrastrar un Cuadro desde el panel derecho y soltarlo en el espacio de trabajo, ajustando su tamaño escribiendo las dimensiones en los campos apropiados; también es posible arrastrar las esquinas y los bordes del cuadro para ajustar el tamaño y la forma. Hice clic en el botón de Orientación superior en la esquina superior izquierda antes de tomar esta captura de pantalla para que la vista esté mirando hacia abajo en la caja y no es posible ver que tiene 2 mm de altura, pero créame, lo es. Hacer clic y mantener presionado el cubo de orientación permite orbitar libremente el espacio de trabajo, lo cual es muy útil.

A continuación, se agrega otro cuadro en la parte superior. Entonces es el momento de empezar a cortar el material. Usé la forma del techo y la giré 90 ° antes de dimensionarla y colocarla; seleccionar Agujero asegura que el material se eliminará en lugar de agregarse. Puedes ver dónde intenté cortar la otra forma con otra caja antes de encontrar la forma correcta.

Después de encontrar la herramienta Polígono correcta, corté con éxito la forma correcta, pero luego necesitaba volver a agregar material a esa área para dibujar el contorno del cubo 3D. Aquí es donde encontré un obstáculo. El agujero del polígono actuaba como un vacío permanente y cortaría todo lo que intentaba poner allí. Mi solución fue exportar el modelo como STL y luego volver a importarlo a Tinkercad como un cuerpo sólido, que funcionó perfectamente. Luego agregué tres Cajas más anchas en los ángulos apropiados con la misma profundidad que el llavero; las tres cajas más delgadas se elevaron menos, creando la ilusión (y actualización) de profundidad. Las herramientas Duplicar y Voltear me ahorraron bastante tiempo al no tener que rotar y cambiar el tamaño de cada Cuadro. Agregar el texto fue el último paso y tan fácil como el primer paso. Simplemente arrastre, suelte y escriba el texto deseado.

Aquí está el STL exportado en mi software de corte.

Algunas de las funciones más avanzadas de Tinkercad incluyen la herramienta Plano de trabajo que permite a los usuarios bloquear el movimiento de objetos en planos específicos y agregar objetos a planos nuevos.

Los generadores de formas destacados también son muy útiles. Hay muchas formas paramétricas para elegir que se pueden personalizar por completo, como resortes, tubos y roscas de tornillo. También se encuentran disponibles rótulas preescaladas, lo que hace que la creación de objetos móviles sea increíblemente accesible. Mira esta adorable cosa amabob que preparé en 30 segundos.

Una de las características más divertidas que los niños adorarán es la herramienta Bloque que convierte modelos en bloques (no Minecraft sino totalmente Minecraft), como se ve aquí.

Tinkercad también incluye un espacio de trabajo de Circuitos para diseñar circuitos básicos y Arduino personalizados. Un nuevo espacio de trabajo es Codeblocks, una interfaz de arrastrar y soltar que enseña a los usuarios los conceptos básicos de la programación.

Fusion360

Ahora es el momento de Fusion360. Comencé seleccionando un plano y creando un Sketch, que es la base de casi todas las formas generadas en el software. Al dibujar formas 2D, podemos luego Extruirlas, Cortarlas, Girarlas, Transitarlas y Barrerlas en formas 3D. Aquí, un rectángulo es nuestra primera forma, que se extruye 2 mm hacia arriba.

A continuación, se crea otro boceto sobre el objeto recién creado, donde se dibuja un cuadrado y luego se extruye 2 mm hacia arriba.

Para cortar la cuña de la parte superior del cuadrado, simplemente dibujé algunos segmentos de línea y los reflejé en el centro de otra línea que dibujé.

Luego, el triángulo se cortó a través del cuadrado hasta la parte superior de la siguiente superficie, una característica útil.

Podría haber usado la herramienta de polígono aquí, pero quería demostrar el uso de la herramienta de dimensión para establecer ángulos, lo que implica seleccionar dos líneas de conexión y escribir el ángulo. Usé la herramienta de espejo para completar la forma.

Después de eso, lo recorté y esbocé el primer plano del cubo, nuevamente usando la herramienta de espejo.

Luego, ese boceto se extruyó para encontrar la parte superior de la pieza. El dibujo del fondo del cubo también se ayudó con la herramienta de espejo. Mencionar tanto la herramienta espejo puede parecer repetitivo, pero usarla con tanta frecuencia como sea posible puede ahorrar una gran cantidad de tiempo. Lo mismo ocurre con las herramientas Rectangular, Circular y Along Path Pattern. Se pueden modelar muchas partes simétricas dibujando solo una cuarta parte o la mitad de la parte y luego reflejando o modelando el resto.

Agregar texto es tan simple como hacer clic donde desee el texto, seleccionar la fuente y el tamaño y escribir el mensaje.

Extruye los que están a diferentes alturas para crear más profundidad, y voilà, un llavero.

Pero espere, este es un software profesional con el que estamos trabajando aquí. Hagamos este llavero un poco más presentable usando una de mis herramientas de modelado favoritas, el Filete. Usando la herramienta Filete, selecciono los bordes exteriores superiores de la placa posterior y aplico un Filete de 0.5 mm, redondeando los bordes.

Luego apliqué un filete de 0.25 mm a la cara del cuadrado, redondeando cada borde de contacto de una vez, dejándonos con un llavero que es mucho más agradable de manejar.

Envié ese archivo STL a mi cortadora y lo imprimí en 3D.

Ahora para las cosas realmente divertidas. Aquí, demostré la herramienta Revolución comenzando con una forma que dibujé a partir de líneas y splines (líneas curvas).

Al girarlo alrededor de un eje seleccionado, obtenemos esto.

A continuación, ejecuto un barrido dibujando un polígono en un plano y una spline en un plano perpendicular, posicionado de modo que la spline se cruce con el centro del polígono.

Al seleccionar la spline como ruta de barrido, somos recompensados con esta hermosa forma.

El siguiente paso es la herramienta Patrón circular, que se puede utilizar en geometría 2D, así como en cuerpos y entidades 3D. Al dibujar una línea en cualquier plano, puedo crear un patrón de cualquier cosa en un círculo. La cantidad se puede ajustar y se pueden omitir instancias específicas desmarcándolas; puede ver que anulé la selección de uno a la derecha.

Entonces esto sucede.

Finalmente, muestro brevemente una de las herramientas de simulación mostrando el desplazamiento bajo una fuerza establecida.

Las herramientas de simulación nos ayudan a fortalecer nuestras piezas al revelar sus debilidades. Hay muchas más herramientas disponibles en Fusion360, como ensamblajes y ranuras e hilos, etc., pero revisar todas ellas requeriría una guía mucho más larga. Afortunadamente, Autodesk ofrece una gran cantidad de tutoriales detallados.

Ahora que hemos explorado ambas aplicaciones, podemos crear una lista de pros y contras para cada una.

Pros de Tinkercad

• Fácil de aprender
• Puede fabricar piezas móviles rápidamente
• Involucra mentes jóvenes
• Educativo
• Ideal para juguetes y etiquetas de nombre.

Contras de Tinkercad

• Limitado por catálogo de formas
• La interfaz basada en web a veces se bloquea o se retrasa
• Ningún árbol de historial dificulta la edición

Pros de Fusion360

• Control total sobre las formas
• Potentes herramientas de modelado
• El árbol de historial facilita la edición
• Ideal para piezas mecánicas

Contras de Fusion360

• Curva de aprendizaje más pronunciada
• Encontrar herramientas a veces puede llevar un minuto

En resumen, Tinkercad es mejor para aquellos que recién se inician en el modelado 3D y la impresión 3D, y Fusion360 es más adecuado para usuarios que desean hacer prototipos profesionales, piezas funcionales y obras de arte complejas.

Antes de que cualquier pieza se imprima en 3D, primero debe diseñarse. El diseño de modelos 3D se realiza en software CAD / CAM y, al diseñar una pieza, es importante tener en cuenta las limitaciones de la tecnología de impresión 3D que se utilizará para producir la pieza. Si bien en general es cierto que la impresión 3D puede fabricar cualquier geometría, también es cierto que la mayoría de las geometrías se pueden optimizar para una impresión más eficiente. Examinemos cómo.

Impresión 3D de filamentos

Aunque la impresión 3D FDM / FFF sigue siendo la forma más accesible de impresión 3D, tiene, sin embargo, más limitaciones de diseño que la mayoría de las otras tecnologías de impresión 3D. Las consideraciones más importantes son la adhesión del lecho, los voladizos, las características delgadas y la unión de las capas.

Las impresiones FDM se basan en la adhesión a la cama para mantener los objetos en su lugar mientras se imprimen. La boquilla del hotend aplica un poco de fuerza lateral sobre el objeto cuando está colocando plástico sobre él y, si hay poca adherencia a la cama, el objeto puede caerse o deslizarse, lo que da como resultado una impresión fallida. Se logra una buena adhesión al lecho con un lado inferior plano que tiene una buena cantidad de área de superficie. Digamos que queremos imprimir un modelo del Empire State Building; si lo orientamos en posición vertical, tenemos un bonito fondo plano en la cama, mientras que si lo volteamos, solo tendrá una punta fina para pegarse a la cama y seguramente se caerá.

Las imágenes en gris son ejemplos de lo que no se debe hacer.

Es importante tener en cuenta la unión de capas porque nos ayuda a orientar y diseñar modelos para hacerlos lo más fuertes posible. El eje Z será el eje más débil para las impresiones FDM, ya que ahí es donde se unen las capas. Las impresiones FDM son más fuertes en los ejes X e Y ya que las hebras continuas de material se depositan en esas direcciones. A veces, una parte puede orientarse para aumentar la resistencia, pero hacerlo puede requerir el uso de estructuras de soporte en voladizos y viceversa. Por eso es importante pensar en la orientación al diseñar piezas que deben ser resistentes. El soporte de abajo será mucho más fuerte si se imprime de forma plana en lugar de estar de pie.

Si un objeto no tiene lados planos (como la mayoría de las formas orgánicas y la que se muestra a continuación), se pueden usar pilares de soporte para conectar el objeto a la cama y mantenerlo en su lugar. Alternativamente, los modelos orgánicos / irregulares se pueden cortar por la mitad para crear dos objetos, cada uno con una base plana; las dos piezas se ensamblan después de la impresión. Algunos usuarios prefieren tener una sola costura a tener que lidiar con material de soporte, una fuente de desperdicio y acabados superficiales imperfectos. Las partes grandes y planas son más propensas a deformarse, por lo que si no tienen fondos planos, generalmente es una buena idea cortarlas para crear superficies planas.

Los voladizos se refieren a ángulos que son más pronunciados que ~ 50 ° ya que cada capa de material depositado es sostenida por la capa anterior. Los voladizos se pueden eliminar con el uso de filetes y chaflanes (refuerzos). La parte de abajo podría imprimirse con el voladizo de 90 ° utilizando material de soporte o el modelo podría optimizarse con un filete o chaflán para eliminar el voladizo.

Las características delgadas se refieren a características que son demasiado delgadas para que las fabrique el hardware de la impresora. Si un objeto tiene una pared de 0,2 mm de ancho y el diámetro de la boquilla de la impresora es de 0,4 mm, entonces la impresora no puede producir esa pared. El software de corte ni siquiera generará la trayectoria, como se ve a continuación. Los límites de las características delgadas varían según la tecnología de impresión y el material.

Consejos

• Se logra una buena adhesión al lecho con un lado inferior plano que tiene una buena cantidad de área de superficie.
• Si un objeto no tiene lados planos, se pueden usar pilares de soporte para conectar el objeto a la cama y mantenerlo en su lugar.
• Algunos modelos se pueden cortar por la mitad para crear dos objetos, cada uno de los cuales tiene una base plana; las dos piezas se ensamblan después de la impresión.
• Los voladizos se pueden eliminar con el uso de filetes y chaflanes (refuerzos)
• Piense en la orientación y la dirección de impresión al diseñar piezas que deben ser resistentes.

Impresión 3D de resina

Diseñar para métodos de impresión 3D basados en resina como DLP y SLA es un poco menos restringido, aunque existen algunas limitaciones. Un problema es la deformación de las paredes delgadas o sin soporte, por lo que agregar nervaduras o tapas de los extremos a las paredes estrechas puede marcar una gran diferencia.

Otra preocupación es la separación de grandes capas planas que se pueden pegar al fondo de la tina después del curado. Este problema generalmente se evita al orientar los objetos en ángulo, lo que tiene el desafortunado efecto secundario de requerir estructuras de soporte, pero esa es la práctica estándar con la impresión SLA / DLP. Afortunadamente, estas impresiones son isotrópicas, lo que significa que sus propiedades mecánicas son las mismas para todos los ejes, por lo que imprimirlas en ángulo no afecta su resistencia como lo hace con las impresiones FDM.

Generalmente, las impresiones SLA / DLP son sólidas. Para ahorrar material y hacer las piezas más ligeras, las impresiones se pueden hacer huecas. Si sigue esta ruta, se debe agregar un orificio de drenaje; de lo contrario, la resina sin curar quedará atrapada dentro del objeto; los desequilibrios de presión causados por la resina atrapada harán que las impresiones se agrieten y rompan.

Consejos

• Agregue nervaduras o tapas de extremo a paredes estrechas.
• Coloque los objetos en ángulo.
• Si imprime una parte hueca, agregue un drenaje.

Impresión 3D de cama de polvo

SLS

Aquí se utilizan algunas de las mismas pautas para SLA / DLP, como paredes con soporte y nervaduras, así como la inclusión de orificios de escape.

SLS es una de las tecnologías de impresión 3D más independientes de la geometría porque los objetos están soportados por el lecho de polvo no sinterizado, lo que significa que los voladizos se pueden imprimir sin estructuras de soporte.

Consejos

• Los orificios deben tener al menos 1,5 mm de diámetro.
• Los detalles en relieve y grabados no deben ser inferiores a 1 mm.

MJF

Casi todas las mismas pautas de diseño de SLS se aplican aquí. Las piezas pueden hacerse huecas e incluso tener estructuras de celosía interna, pero son necesarios orificios de escape.

Consejos

• Deben evitarse los planos grandes, ya que normalmente se deformarán.
• Los orificios deben ser de al menos 1,5 mm para piezas delgadas y de 5 mm para orificios más largos.
• Si bien es posible que las paredes sean tan delgadas como 0,3 mm, se recomienda que las paredes no sean más delgadas que 1 mm.
• Las piezas móviles necesitan un espacio de 0,7 mm y las esquinas afiladas serán menos frágiles si se agrega un radio de 0,25 mm.

Siga estas pautas de diseño y se ahorrará tiempo, material y frustraciones. Contáctenos para obtener orientación más específica sobre su proyecto de impresión 3D.