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PolyJet / Material Jetting es una tecnología de impresión 3D que existe desde hace 20 años. Es muy similar a la impresión de inyección de tinta estándar, solo que cada capa impresa se apila para hacer una pieza 3D. También es una de las únicas tecnologías que permite la impresión 3D a todo color y también puede imprimir varios materiales al mismo tiempo.

Pero, ¿cómo funciona PolyJet? Esta guía explica la historia de la tecnología, la preparación para la impresión, el proceso de impresión 3D por inyección de material, el posprocesamiento, los materiales, las aplicaciones, las ventajas y desventajas, y más.

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Tiempo de lectura: aprox. 4 min .

Introducción a la inyección de materiales y PolyJet

Una breve historia

Material Jetting fue desarrollado por el fabricante israelí de impresoras 3D Objet Geometries en 1998 en Rehovot. Rami Bonen, Gershon Miller y Hanan Gotaait colaboraron para desarrollar la tecnología.

La empresa resultó exitosa y para el año 2000 había recibido una inversión de € 15 millones, valorando la empresa en € 36 millones. En abril de 2020 se anunció que Objet se fusionaría con Stratasys para consolidar las gamas de impresoras de ambas empresas de impresoras 3D . Stratasys ahora ofrece impresoras 3D PolyJet como parte de su gama de productos.

¿Es PolyJet o Material Jetting? ¿Y hay alguna diferencia?

Tanto PolyJet como Material Jetting son la misma tecnología. PolyJet es el nombre patentado por Objet Geometries a fines de la década de 1990, mientras que Material Jetting es el nombre técnico del proceso. Esto es similar a cómo el modelado por deposición fundida también se denomina a veces Fabricación de filamentos fundidos: uno es un nombre de «marca» patentado, el otro es un nombre técnico.

Usaremos ambos indistintamente durante esta guía.

Preparación para la impresión 3D PolyJet / Material Jetting

Como ocurre con todas las tecnologías, necesita un archivo de impresora 3D . Por lo general, un archivo STL , luego deberá enviar este archivo a un programa de corte 3D como Cura. Estos programas luego resolverán cómo imprimir su pieza en función de los tamaños de capa y la configuración de impresión que haya elegido, incluido el porcentaje de relleno, el grosor de la capa y más.

Características de impresión de PolyJet / Material Jetting

PolyJet es una de las tecnologías de impresión 3D más precisas, con una precisión de hasta 16 micrones y la capacidad de crear acabados extremadamente suaves. Dos aspectos de la inyección de material influyen mucho en la calidad de la pieza: el tamaño de la gota del chorro (similar al tamaño del punto del láser en SLA); y altura de capa.

Material Jetting es compatible con una gran variedad de materiales y colores. Con PolyJet, puede crear piezas de impresora 3D multicolores o incluso a todo color utilizando Material Jetting, ¡e incluso tener piezas de impresión con varios materiales diferentes en diferentes áreas de la pieza! Las impresoras PolyJet pueden imprimir una gama casi infinita de colores, ya que son compatibles con las gamas de colores Pantone, al igual que una impresora de inyección de tinta 2D de alta calidad.

Esto se debe a los múltiples cabezales de impresión, como las impresoras FDM 3D de doble extrusora , lo que significa que se pueden imprimir múltiples materiales simultáneamente. El éxito de Material Jetting en la impresión a todo color parece haber influido en el desarrollo de la impresión 3D Multi Jet Fusion .

Además, PolyJet es una de las tecnologías de impresión 3D más rápidas ya que, a diferencia de la sinterización selectiva por láser, por ejemplo, PolyJet imprime como una línea en lugar de en un punto fijo. Esto también significa que PolyJet puede imprimir varios objetos en esta línea a la misma velocidad que imprime un objeto.

PolyJet utiliza las mismas resinas poliméricas líquidas que la estereolitografía , que se inyectan y luego se curan al exponerlas a una luz ultravioleta. Esto es algo similar a la impresión de inyección de tinta 2D, solo con capas de impresión una encima de la otra para crear una parte sólida en lugar de imprimir en papel.

PolyJet / Jetting de materiales frente a SLA

Dado que PolyJet utiliza fotopolímeros como SLA, se podría decir que los dos procesos son similares. Sin embargo, las impresoras SLA 3D utilizan tecnologías de polimerización en cubas con mucho más calor que PolyJet, que utiliza temperaturas más bajas (30-60 ° C).

PolyJet / Jetting de materiales frente a FDM

El modelado por deposición fundida es la tecnología de impresión 3D más asequible y accesible, mientras que PolyJet es más cara e industrial. Una diferencia clave es que las piezas creadas con PolyJet se notan menos fuertes que las creadas con una impresora 3D FDM . Pierden fuerza con el tiempo, mientras que las piezas FDM mantienen su fuerza y forma. Sin embargo, la inyección de material es mucho más rápida, ofrece mejores opciones de material y color y es más escalable.

Proceso de impresión 3D PolyJet / Material Jetting

El proceso es similar a la impresión por inyección de tinta, solo que en lugar de inyectar gotas de tinta sobre el papel, PolyJet usa pequeñas boquillas para depositar gotas de fotopolímeros líquidos en la bandeja de construcción. Mientras se inyecta, el material se cura simultáneamente con una luz ultravioleta. Los polímeros se calientan entre 30 y 60 ° C para controlar su viscosidad mientras se inyectan e imprimen.

Las piezas creadas mediante este proceso requieren soportes para proteger la pieza de deformaciones o alabeos, y se imprimen al mismo tiempo que la pieza. Los soportes suelen estar hechos de un material diferente que está diseñado para separarse de la pieza cuando se disuelve en agua. Una vez disueltas, por lo general apenas se puede decir que había soportes en primer lugar, con las piezas Material Jetted conocidas por sus acabados superficiales lisos.

Postprocesamiento PolyJet / Material Jetting

Los soportes en PolyJet se imprimen de forma sólida, por lo que se utiliza más material que en FDM o SLA. Esto se suma al costo de la inyección de material, que puede ser muy costoso. Sin embargo, el proceso de extracción del soporte es muy fácil, ya que los soportes se crean a partir de materiales que se disuelven en agua, con poca evidencia de que hayan estado allí después.

Dado que no se utiliza un calentamiento extremo, las piezas se deforman o encogen muy poco durante el proceso de impresión. Esto ayuda a reforzar PolyJet como uno de los mejores y precisos acabados de superficie de todas las tecnologías de impresión 3D. Sin embargo, a medida que las piezas se hacen más grandes, pueden comenzar a perder precisión dimensional ya que las resinas comenzarán a encogerse a medida que se curen. Por lo tanto, considere usar otras tecnologías como Binder Jetting para piezas muy grandes. También debe tener cuidado al manipular las piezas, ya que pueden deformarse fácilmente debido a la exposición a condiciones cálidas o húmedas.

Aunque PolyJet ofrece los mejores acabados superficiales de todas las tecnologías de fabricación aditiva, todavía hay varias técnicas de posprocesamiento disponibles. Estos incluyen el lijado de la pieza si la pieza se va a recubrir posteriormente. Además, las piezas se pueden teñir y pintar para cambiar de color. Sin embargo, con la capacidad de imprimir a todo color de todos modos, esto no siempre es necesario.

PolyJet / Materiales de inyección de material

Hay una amplia gama de materiales disponibles para usarse con PolyJet, literalmente miles. Estos varían en color y propiedades químicas, desde rígidos a flexibles y moldeables. Para ser considerado un material adecuado para la impresión, el material debe tener una baja viscosidad y poder inyectarse en forma de gotas.

Sin embargo, estos materiales no son baratos. Los cartuchos de resina pueden costar entre € 300 y € 1,000 por kg. Ay.

Aplicaciones de inyección de material / PolyJet

Prototipos a todo color: dado que se pueden lograr superficies lisas y a todo color, PolyJet es el método perfecto para prototipos visuales detallados. Esto permite a los diseñadores e ingenieros ver cómo se ve su producto de cerca y evaluar los detalles y la funcionalidad. A menudo se usa para crear patrones para moldes que se usarán en otros procesos, como el moldeo por inyección. El prototipo original se crea con PolyJet y luego se utiliza para crear muchos más productos moldeados por inyección.

Modelos realistas para la educación: otro uso común de la impresión 3D Material Jetting es crear modelos realistas, como modelos anatómicos precisos de órganos humanos. Estos modelos pueden usarse para ayudar a enseñar a los estudiantes cómo realizar procedimientos médicos para que tengan más experiencia antes de realizar cirugías reales. Este acortamiento de la curva de aprendizaje es clave para reducir las tasas de mortalidad durante las cirugías.

Precio de la impresora PolyJet 3D

A diferencia de las impresoras 3D FDM , PolyJet es principalmente una solución industrial. Las impresoras 3D PolyJet comienzan en alrededor de € 6,000 y pueden costar hasta € 75,000 para los modelos de especificaciones más altas. Esto, junto con los costes de los materiales, convierte a Material Jetting en una tecnología de impresión 3D cara.

Ventajas y desventajas de PolyJet / Material Jetting

Ventajas de PolyJet / Material Jetting

• Preciso : la tecnología de impresión 3D con mayor precisión dimensional, hasta 16 micrones.
• Acabado de superficie suave : comparable al moldeo por inyección, por lo tanto, Material Jetting tiene aplicaciones en prototipos de moldeo por inyección.
• Rápido y escalable : PolyJet puede imprimir varias piezas simultáneamente sin pérdida de velocidad a diferencia de las impresoras 3D FDM o SLS .
• A todo color : no muchas tecnologías pueden producir impresiones a todo color, solo Binder Jetting, PolyJet y algunas impresoras Multi Jet Fusion . Agregue el hecho de que se pueden imprimir varios materiales en la misma pieza, y Material Jetting realmente se destaca. Además, el hecho de que se pueden utilizar casi infinitos tonos de color hace que sea extremadamente versátil para la impresión en color.

Desventajas de PolyJet / Material Jetting

• Pobres propiedades mecánicas : las piezas a menudo tienen peores propiedades mecánicas que las piezas creadas con tecnologías como FDM o SLS . Al igual que las piezas impresas en 3D SLA, son vulnerables al calor y la luz solar y pueden perder resistencia con el tiempo.
• Muy caras : son impresoras 3D industriales y los materiales pueden costar entre € 300 y € 1,000 / kg, y las impresoras industriales de inyección de material a veces cuestan € 100,000 +.

La sinterización selectiva por láser es una de las principales tecnologías de impresión 3D utilizadas, aunque las impresoras 3D SLS existen desde finales de la década de 1980. Junto con el modelado por deposición fundida y la estereolitografía , SLS ha dominado la creación rápida de prototipos y la fabricación de números bajos durante décadas.

Desde que expiraron las patentes originales de sinterización selectiva por láser, varias empresas han sido pioneras en versiones de bajo costo de la tecnología, incluidas Formlabs, Sintratec y Sharebot . Tendremos que ver cómo progresan estas empresas de impresoras 3D y si la sinterización láser selectiva puede convertirse en una alternativa de bajo costo a los métodos actuales.

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Sinterización selectiva por láser: explicación

Tiempo de lectura estimado: 5 minutos.

Introducción rápida a la impresión 3D SLS

La sinterización selectiva por láser cae bajo el paraguas de la fusión en lecho de polvo y utiliza polvos de polímero con un láser para imprimir. Este es un método muy similar al sinterizado directo de metal por láser , sin embargo, se trata de polvos metálicos.

Algunos también notan similitudes entre la sinterización selectiva por láser y la nueva e innovadora tecnología Multi Jet Fusion de HP.

Historia de la sinterización selectiva por láser

La sinterización selectiva por láser fue desarrollada por el ahora Dr. Carl R. Deckard cuando aún era un estudiante universitario en la Universidad de Texas. El desarrollo fue con su profesor en ese momento, Joe Beaman. Después de desarrollar el proceso, el Dr. Deckard comenzó a poner en marcha Desk Top Manufacturing (DTM), que luego se vendió al gigante de la impresión 3D 3D Systems en 2001 por un valor de € 45 millones.

La sinterización selectiva por láser era solo un método industrial hasta que expiraban las patentes, y casi todas las impresoras SLS eran máquinas industriales que costaban más de 250.000 euros. Sin embargo, ahora que las patentes caducan, nuevas empresas han creado alternativas de menor costo, como las impresoras Sinterit Lisa o Sintratec. SLS se utiliza comúnmente para la creación rápida de prototipos que ofrecen una amplia variedad de servicios de impresión 3D .

Configuración de una impresora 3D SLS

Para imprimir en 3D, primero necesita un programa de software 3D si diseña la pieza usted mismo. De lo contrario, puede descargar modelos de impresoras 3D de sitios web como Thingiverse.

Deberá exportar su diseño a un archivo compatible con la impresora, como un archivo STL , o simplemente importar su archivo descargado a su cortadora 3D. Luego, puede enviar este archivo a su impresora 3D para imprimir el modelo / pieza.

Los mejores parámetros de impresora de sinterización láser selectiva

Los dos aspectos principales que afectan la calidad de una impresión SLS son el tamaño del punto láser y la altura de la capa. Esto es similar al FDM, solo que en lugar de la altura del punto del láser, tiene el diámetro de la boquilla .

Las alturas de las capas suelen ser de 100 micrones / 0,1 mm, pero algunas impresoras pueden imprimir con precisión a 50 micrones.

También vale la pena señalar que los diferentes polvos afectarán la calidad de impresión. Los polvos finos y suaves crean piezas con un mejor acabado superficial pero pueden crear problemas durante la etapa de repintado, mientras que los polvos más duros no se verán tan afilados, pero son más confiables y resistentes.

Proceso de sinterización selectiva por láser

El proceso de sinterización selectiva por láser implica la fusión de pequeñas partículas de material polimérico en polvo mediante el calor de un láser de alta potencia. Se utiliza una fuente térmica para fusionar las partículas de polvo en una ubicación específica de la plataforma de construcción para desarrollar una pieza sólida impresa en 3D.

Antes de imprimir, el polvo se calienta a una temperatura justo por debajo del punto de fusión del material. La hoja de repintado luego deposita el polvo de una capa de altura en la plataforma de construcción. SLS a menudo utiliza alturas de capa de 0,1 mm / 100 micrones.

Luego, el láser de CO2 sinteriza selectivamente el polvo de acuerdo con las dimensiones de la pieza, solidificándolo. Trazará toda la capa, antes de pasar a la siguiente capa y comenzar de nuevo. Esto continúa repetidamente, capa por capa, hasta que la pieza terminada está lista.

Este proceso es como SLA en el que un láser se enfoca en un punto específico y la plataforma se mueve después de que se ha terminado cada capa. También es como el modelado de deposición fundida en el que las piezas se completan capa por capa mediante la fusión de un material, aunque FDM usa filamentos de plástico en lugar de polvo.

A diferencia de SLA o FDM, la sinterización selectiva por láser no requiere ningún soporte, ya que el polvo en el contenedor abarca la pieza y la mantiene estable, sin importar la geometría. Esta es una gran ventaja ya que los soportes de impresión pueden afectar el acabado de la superficie, la velocidad de impresión y significa que se pueden imprimir diseños más complejos.

SLS también es una de las tecnologías de impresión 3D más adecuadas para la producción por lotes. Esto se debe a que se pueden producir varias piezas a la vez; de hecho, es más económico imprimir muchas piezas simultáneamente. Esto se debe a que el polvo solo es reciclable en un 50% y, por lo tanto, llenar completamente el contenedor de polvo e imprimir muchas piezas es el uso más eficiente de estos polvos, que puede ser costoso. La colocación / orientación inteligente de las piezas también reducirá los costos.

Una analogía simple de impresión 3D SLS

Si alguna vez ha tomado una clase en la que tuvo que usar diseños CAD para cortar madera con láser en un proyecto, esto no es muy diferente de la impresión 3D SLS. En lugar de cortar una parte de la madera, el láser solidifica el polvo para hacer el objeto.

De la misma manera que usaría una cortadora láser, un láser traza el contorno de la pieza que ha diseñado. Sin embargo, dependiendo del relleno, una impresora SLS sinterizará polvo dentro de este contorno también.

Esto es similar a cómo se crea una capa individual en la sinterización selectiva por láser.

Postprocesamiento con sinterización selectiva por láser

La diferencia clave entre el sinterizado selectivo por láser y otras tecnologías de impresión 3D de plástico es que no hay necesidad de soportes. Esto se debe a que la pieza está encapsulada en el material en polvo y no necesita soportes para permanecer estable. Esta es una gran ventaja sobre técnicas como el modelado por deposición fusionada y la estereolitografía .

Una vez finalizada, una pieza creada mediante Sinterización selectiva por láser debe dejarse enfriar antes de poder sacarla. Esto toma aproximadamente el 50% del tiempo total de impresión en promedio. Esto puede agregar más tiempo a una impresión, especialmente si es una parte grande; si la impresión demora 12 horas, es posible que deba dejarla otras 6 horas para que se enfríe.

Antes de que pueda llevarse a cabo cualquier otro proceso, es necesario eliminar el exceso de polvo de la pieza con aire comprimido.

Otro factor importante a tener en cuenta con la sinterización selectiva por láser es la contracción y deformación que pueden tener lugar, de forma similar al modelado por deposición fundida. Esto se debe a que cuando se sinteriza cada nueva capa, entra en contacto con la capa ahora fría debajo de ella. Esta diferencia de calor puede tirar de la capa de abajo hacia arriba, creando partes curvas que forman una sonrisa cuando deberían estar planas.

Esto es peor con piezas largas y planas, pero puede remediarse produciéndolas en ángulo. La mayoría de las impresoras 3D SLS tienen una cámara de calor que contrarresta un poco la contracción, aunque sigue siendo un problema.

Materiales de sinterización selectiva por láser

Los materiales utilizados con la sinterización selectiva por láser son polímeros, generalmente diferentes formas de poliamida (PA).

La poliamida se utiliza principalmente, ya que tiene una buena resistencia química y es estable y fuerte. Estos polvos cuestan alrededor de € 50-60 / kg. Los colores también son limitados, aunque las piezas se pueden teñir después de la impresión para producir otros colores. Los metales se pueden utilizar en un proceso similar al sinterizado selectivo por láser, llamado DMLS (sinterizado directo por láser de metales).

La poliamida más utilizada es PA 12, también conocida como Nylon . Tiene buena resistencia química y es bastante fuerte, y también se puede mezclar con otros materiales como carbono o aluminio para crear materiales compuestos en polvo.

Aquí hay algunos materiales en polvo SLS que recomendamos:

• Para obtener un polvo básico de PA 12, Sintratec produce un buen polvo de nailon. El precio más barato disponible aquí .
• Si desea crear piezas flexibles, Sintratec también vende un polvo Flexa Soft. Sin embargo, es más caro, aunque está disponible al mejor precio aquí .

Al elegir los materiales en polvo, es importante pensar qué tipos de polvos desea. Los polvos más finos producen una superficie de la pieza más lisa pero crean problemas con la manipulación y el recubrimiento, mientras que los polvos más gruesos crean piezas que son más fáciles de manipular, pero tienen un acabado menos atractivo.

Impresoras 3D SLS

La sinterización selectiva por láser generalmente se considera un proceso de impresión 3D industrial , en lugar de una técnica asequible y de bajo costo como FDM. Este ha sido el caso desde que 3D Systems, EOS y Stratasys produjeron las principales impresoras 3D SLS en la década de 1990.

Sin embargo, ahora hay impresoras 3D SLS más asequibles como la VIT de Natural Robotics, la Fuse 1 de Formlabs y la Sinterit Lisa.

Las impresoras 3D SLS tienen un volumen de construcción promedio de 300 x 300 x 300 mm. Sin embargo, las impresoras 3D de sinterización láser más grandes pueden imprimir hasta 750 x 550 x 550 mm. También se debe esperar que la pieza se contraiga con SLS. Por lo general, esto se puede estimar en alrededor del 3 al 3,5% y es en su mayoría aleatorio. La mayoría de las impresoras 3D SLS tienen una precisión de alrededor de 100 micrones, aunque esto depende de cada impresora 3D.

• Tenemos una clasificación completa de las 10 mejores impresoras 3D SLS aquí .

Aplicaciones de sinterización selectiva por láser

La sinterización selectiva por láser tiene aplicaciones en la producción y creación de prototipos de piezas funcionales. Esto se debe a que SLS es conocido por tener muy buena precisión y puede imprimir geometrías muy complejas. El hecho de que se puedan crear varias piezas simultáneamente en la plataforma de construcción significa que la sinterización selectiva por láser es buena para la producción de piezas de baja producción.

Las industrias que utilizan la sinterización selectiva por láser incluyen la industria aeroespacial, prótesis impresas en 3D , audífonos, implantes dentales y más. SLS también es un método de producción preferido en la producción de piezas huecas como tuberías.

Ventajas y desventajas de la sinterización selectiva por láser

Ventajas de la sinterización selectiva por láser

• Ideal para producir piezas resistentes y funcionales con geometrías complejas.
• Alto nivel de precisión (aunque no tan alto como la estereolitografía).
• No requiere soportes, ahorrando tiempo de impresión y posprocesamiento.

Desventajas / limitaciones de la sinterización selectiva por láser

• Muy caro. Las máquinas a menudo pueden costar más de € 250,000 y los materiales cuestan € 50-60 / kg. Además, las máquinas requerían operadores calificados para su uso.
• Un tiempo de enfriamiento del 50% del tiempo de impresión puede significar hasta 12 horas de espera. Esto conduce a un mayor tiempo de producción.
• Las piezas tienen una superficie granulada sin ningún procesamiento posterior.

El modelado de deposición fundida (también conocido como FDM) es la tecnología de impresión 3D más utilizada por los fabricantes y consumidores cotidianos. En este artículo, 3DSourced explica: la historia de FDM; cómo configurar una impresora 3D FDM ; el proceso de impresión FDM; y qué filamentos y materiales de impresora 3D utilizar.

Además, esta guía también explica por qué diferentes impresoras cuestan precios tan diferentes, los principales indicadores del rendimiento de una impresora 3D FDM , FDM vs SLA y sinterización selectiva por láser ; Aplicaciones de FDM; y ventajas y desventajas de FDM.

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Modelado de deposición fundida: explicación

Hemos incluido una serie de infografías y videos además de imágenes para tratar de ayudarlo a comprender el proceso. Hay un resumen al final que explica todo de manera concisa nuevamente.

FDM frente a FFF

El modelado de deposición fundida a veces se denomina fabricación de filamentos fundidos o FFF. Estos procesos de impresión 3D son los mismos, pero usaremos FDM en este artículo. Si ve la impresora FFF 3D escrita en cualquier lugar, es una impresora FDM 3D .

FFF es el nombre que se le da al proceso de producción, aunque Fused Deposition Modeling fue el nombre registrado por Stratasys cuando inventaron el proceso. El nombre FDM se ha quedado con el tiempo.

¿Qué es FDM? Una introducción muy rápida

El modelado de deposición fundida cae bajo el paraguas más amplio de Extrusión de material . Al igual que la sinterización selectiva por láser, FDM utiliza termoplásticos para imprimir piezas. Sin embargo, la diferencia entre estos dos es que FDM usa filamentos, mientras que SLS usa polvos. La estereolitografía se diferencia de ambos porque utiliza termoestables, llamados resinas.

Historia de FDM

FDM existe desde el comienzo de la historia de la impresión 3D . El modelado de deposición fundida fue desarrollado por S. Scott Crump a fines de la década de 1980 antes de fundar Stratasys. Con Stratasys, Crump comercializó FDM en 1990, y la exitosa empresa de impresoras 3D continúa fabricando impresoras 3D FDM hasta el día de hoy.

Otro gran año para la impresión 3D mediante el modelado de deposición fundida fue 2005, el año en que las impresoras 3D RepRap comenzaron a despegar. El movimiento RepRap se basa en la comunidad de código abierto e implica imprimir en 3D las partes de su propia impresora 3D y ensamblarlas usted mismo. Una vez que haya impreso en 3D su propia impresora 3D , está moralmente obligado a imprimir las piezas en otras tres impresoras para otras personas según el código RepRap.

2009 marcó el año en que expiraron las primeras patentes de modelado de deposición fundida, lo que permitió a los entusiastas desarrollar sus propias impresoras 3D de bricolaje y comercializarlas. Empresas como Makerbot y Lulzbot tuvieron un gran éxito en la fabricación de kits de impresora de bricolaje, y Makerbot se convirtió en el gigante valorado en 400 millones de euros que es hoy.

Puede leer más sobre la historia de la impresión 3D aquí .

Configuración de una impresora 3D FDM

Para imprimir cualquier cosa en su impresora FDM 3D, primero necesitará un archivo 3D. Por lo general, un. STL – el modelo de impresora 3D – puede descargarlos de sitios como Thingiverse o Shapeways, o diseñarlos en un programa de software 3D como SolidWorks o SelfCAD.

Una vez que tenga su archivo .STL, necesita usar una herramienta de corte 3D como Cura para cortar el archivo en capas. Estas son las capas individuales que imprimirá la impresora 3D, una a la vez, hasta que finalice el modelo tridimensional. Una vez cortado, solo necesita elegir sus parámetros de impresión y presionar imprimir.

Hay cuatro tipos principales de impresora 3D FDM: cartesiana, impresora Delta 3D , Polar y Scara, y todas funcionan de forma ligeramente diferente. Hemos escrito una guía completa sobre cada tipo de impresora 3D FDM aquí para aquellos que quieran conocer las diferencias.

Algunas impresoras FDM recomendamos:

Guía del comprador de impresoras 3D FDM 2020

Nombre y marca	Volumen de construcción (mm)	Extrusora doble?	Precio	Mejor precio en:	Opción de compra alternativa
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Voxel monoprecio	150 x 150 x 150	No	€ 399	Amazon aquí
Tronxy X5SA Pro	330 x 330 x 400	No	€ 479	Amazon aquí
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QIDI Tech X-Pro	230 x 150 x 150	si	€ 649	Gearbest aquí	Amazon aquí
Prusa i3 MK3S	250 x 210 x 200	Se puede actualizar (pero es muy difícil)	€ 999 ensamblado, € 749 como kit
Qidi Tech X-Max	300 x 250 x 300	si	€ 1,199	Gearbest aquí	Amazon aquí
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Elección de los mejores parámetros de impresión con FDM

La calidad, el acabado de la superficie, la fuerza y la velocidad de impresión variarán considerablemente según sus parámetros de impresión. Estas son algunas áreas clave para asegurarse de que ha optimizado para los resultados que desea:

Velocidad de impresión: Sí, la impresión 3D puede parecer que lleva mucho tiempo. Pero acelerar demasiado la impresora crea errores de impresión (esquinas que se caen, partes colapsadas) y generalmente reduce la calidad de las partes y el acabado de la superficie.

Pueden ocurrir errores como en la imagen que se muestra a continuación si la configuración de impresión se establece incorrectamente.

Altura de la capa: la altura de la capa más baja generalmente significará un acabado más suave, aunque una impresión mucho más lenta. Sin embargo, hay escenarios en los que puede utilizar alturas de capa enormes, acelerar la impresión y no sufrir ningún efecto adverso. Todo depende de lo que esté imprimiendo. La regla general es que si está imprimiendo algo muy complejo, por ejemplo, una cara o una pieza de joyería impresa en 3D, use la altura de capa más baja posible. Sin embargo, si está imprimiendo algo como un cubo grande, puede usar alturas de capa grandes, imprimirlo rápidamente y no sufrir una caída notable en la calidad.

Diámetro de la boquilla: técnicamente no es un parámetro, sino una pieza del kit, pero es importante para la forma de imprimir. Las impresoras 3D suelen utilizar boquillas de 0,4 mm de diámetro , pero es posible que cualquier cosa más fina que esto, como texto extremadamente detallado, no se pueda imprimir a menos que compre una boquilla de 0,2 mm. Verifique la boquilla que tiene en su impresora y optimice en base a esto. Los diámetros de boquilla más pequeños crean áreas de superficie más suaves y más detalles, pero al igual que con alturas de capa más bajas, la impresión demora más.

• También hay cuatro tipos diferentes de impresoras FDM 3D, que varían ligeramente. Aquí tenemos una guía completa sobre cada uno de los tipos de impresora 3D .

Relleno: las piezas FDM no se imprimen de forma sólida; costaría mucho más y hay rendimientos decrecientes con la resistencia que realmente necesita una pieza. La norma es un relleno del 20%, que aún crea piezas más resistentes que las creadas con SLA al tiempo que ahorra dinero y tiempo. Si solo necesita un prototipo muy tosco, a veces el 10% será suficiente, aunque en otras situaciones donde se necesita un modelo resistente, a veces se usa el 80%.

Soportes de impresión: si tiene una pieza con voladizos, necesitará soportes o su pieza colapsará y deformará. Las impresoras de doble extrusora hacen esto con facilidad y pueden imprimir soportes en filamentos solubles como HIPS o PVA.

Impresión 3D con modelado por deposición fundida

El modelado por deposición fundida implica alimentar un filamento termoplástico en la impresora 3D, con cualquier soporte u otro material si se trata de una impresora 3D de doble extrusora . El filamento se calienta hasta su punto de fusión, alrededor de 200ºC, aunque esto depende del material, a través de una boquilla calentada y luego se extruye sobre la plataforma de construcción, siguiendo las dimensiones de la pieza especificadas por el archivo STL.

Cuando se termina la primera capa completa, el cabezal de impresión se mueve hacia arriba una altura de capa, antes de trazar la siguiente capa. Esto continúa, capa por capa, hasta que la pieza está completa.

Una vez depositado, el filamento se solidifica para formar una parte sólida, y cada capa se enfría antes de calentarse brevemente de nuevo cuando se deposita la capa encima de ella. Los tamaños de las capas dependen de sus preferencias, pero suelen rondar los dieciseisavos de pulgada.

• También hemos escrito una comparación entre FDM y SLA, que puede ver aquí .

Impresión en color FDM 3D

Algunas impresoras 3D tienen la capacidad de imprimir colores en 3D. Una impresora FDM 3D que hace esto es Da Vinci Color de XYZPrinting, que puede imprimir 10 millones de colores diferentes. Si tiene una impresora 3D de doble extrusora, también puede imprimir dos colores o dos materiales simultáneamente.

Eliminación de soportes y minimización de deformaciones con modelado de deposición fundida

Minimizar la deformación

Una cosa con la que debe tener cuidado con la impresión FDM 3D es la deformación. Las piezas pueden deformarse cuando se usa FDM porque las partes del modelo se enfrían en diferentes momentos, creando tensión. Debido a esto, las secciones del modelo impreso en 3D pueden contraerse y encogerse, lo que afecta la calidad de impresión y el acabado de la superficie.

Esto se puede minimizar con: buena adherencia a la cama y una cama caliente. Ambos ayudan a anclar la pieza, reduciendo la deformación y la tensión en la pieza.

Las impresoras 3D más caras tendrán un entorno de impresión más controlado para mitigar aún más la deformación. Por ejemplo, tendrán configuraciones adaptadas a cada material de filamento y tendrán la capacidad de cambiar las configuraciones de humedad y temperatura para enfriar la pieza mucho más lentamente. Este proceso de enfriamiento más lento significa que la pieza tendrá muchas menos probabilidades de deformarse o contraerse. Las impresoras de cámara de construcción cerrada tienen ventajas a este respecto.

Eliminación de soportes

Las impresoras 3D FDM utilizan soportes, generalmente hechos de HIPS o PVA, para cualquier modelo que sobresalga más de 45 grados. Estos se pueden eliminar de dos formas; en primer lugar, sumergiendo el modelo en una mezcla de agua y solución de detergente (si el material de soporte es soluble). La otra forma es simplemente romper los soportes con las manos, aunque esto corre el riesgo de dañar la impresión.

También puede lijar la impresión para obtener un acabado más suave o pintarla para obtener un aspecto más agradable.

Aquí hay un ejemplo de cómo pintar una impresión en 3D donde YouTuber RCLifeOn pinta un modelo de Rick & Morty que imprimió con una impresora 3D FDM:

Materiales y filamentos de modelado por deposición fundida

Las impresoras 3D de modelado por deposición fundida utilizan filamentos que son termoplásticos que vienen en carretes. El carrete de filamento se alimenta a la impresora FDM 3D. Estos filamentos de impresora 3D generalmente vienen en tamaños de 1,75 mm o 3 mm de diámetro.

• Este es un breve resumen de algunos de los filamentos más comunes. También tenemos una guía completa sobre cada filamento de impresora 3D aquí .

PLA: un material de uso común es el PLA (ácido poliláctico), un plástico biodegradable formado por almidón de maíz o un vegetal similar. Un aspecto positivo de utilizar PLA es que es más respetuoso con el medio ambiente ya que es una materia prima renovable, razón por la cual también tiene amplias aplicaciones en el envasado de alimentos.

Puede imprimir PLA en una impresora 3D sin cambios serios; no necesita una cama con calefacción como lo haría para la impresión 3D de ABS. También se derrite a una temperatura baja y segura, alrededor de 150 ° C. Sin embargo, las impresiones de PLA son generalmente más frágiles que las de ABS.

ABS : El material más utilizado con FDM es ABS. El material ABS es un polímero que también se usa en artículos domésticos como Lego, y es popular porque es económico, ofrece buena resistencia química y es bastante fuerte. Si imprime con ABS, debe calentarlo hasta su punto de fusión, alrededor de 200 ° C, una temperatura relativamente segura y baja en comparación con algunos filamentos más resistentes, aunque más alta que el PLA.

Sin embargo, para imprimir con ABS, necesita una impresora FDM 3D con cama caliente o su impresión se deformará significativamente.

• También tenemos un artículo completo y detallado que explica las diferencias entre PLA y ABS .

Otros materiales que puede utilizar incluyen PC (policarbonato) , nailon , TPU , PEEK y muchos otros filamentos para tipos especializados de impresión 3D FDM.

Los filamentos de polímeros básicos como ABS y PLA son los más baratos, por lo general alrededor de € 25 por kilo. Sin embargo, los filamentos caros y de alta calidad como el PEEK pueden costar mucho más, hasta € 500 por kilo.

Los materiales de soporte pueden estar hechos del mismo material que se usa en la impresión 3D o de PPSF, PVA o HIPS. Si está utilizando una impresora 3D de doble extrusora , la otra extrusora puede imprimir soportes en estos otros materiales al mismo tiempo. Cualquier área que haya sido previamente cubierta por soportes retirados tendrá un acabado notablemente más suave que aquellas que no lo fueron.

Para obtener más información sobre materiales y extrusoras, consulte nuestra guía de extrusoras de impresora 3D .

¿Los mejores filamentos FDM?

Aquí hay algunos filamentos altamente calificados, con enlaces a dónde puede comprarlos a bajo precio:

• El filamento PLA de Hatchbox es económico pero efectivo, alrededor de € 20 / kg. Puedes comprarlo aquí .
• Si está interesado en filamentos de colores interesantes, aquí hay algunos que vienen en colores dorado, plateado y cobre .
• Para soportes de impresión, recomendamos HIPS. Puedes comprarlo aquí .

Precio de la impresora 3D FDM

El modelado por deposición fundida es la tecnología de impresión 3D más asequible, por lo que es ideal para principiantes y aficionados. Debido a esto, es la tecnología de impresión 3D más utilizada.

Las impresoras 3D FDM pueden costar entre € 200 y € 300 para impresoras 3D básicas como la Creality CR-10 o Da Vinci Mini de XYZprinting. Los kits de impresoras RepRap 3D comienzan alrededor de este precio, aunque una impresora Prusa 3D le costará poco menos de € 1,000. Los kits de impresora 3D de bricolaje como Creality Ender 3 ofrecen una buena combinación de calidad y bajo costo.

• Recomendamos nuestro ranking de las 10 mejores impresoras 3D FDM .

Las impresoras 3D FDM de rango medio pueden costar entre € 2,000 y € 3,000. Estos incluyen impresoras 3D de marcas como Makerbot, Ultimaker y Zortrax. Son más profesionales y de mayor calidad, pero como resultado cuestan más.

Las impresoras 3D FDM profesionales como las de Stratasys cuestan mucho más, ¡desde € 10,000 a € 300,000! Estas impresoras imprimen una calidad mucho mayor (precisión> 50 micrones) e imprimen en 3D rápidamente, pero como resultado cuestan mucho más.

Rendimiento de la impresora 3D FDM

Aunque son asequibles, accesibles y fáciles de usar, las impresoras 3D FDM / FFF carecen en algunas áreas. En primer lugar, son lentos. Debido a que se traza cada capa lentamente, las impresiones más grandes del tamaño de un jarrón pueden tardar 12 horas. Si está buscando imprimir en 3D con velocidad, está mucho mejor con SLA o SLS , o incluso con la tecnología CLIP de Carbon 3D para una impresión de alta velocidad.

Además, la calidad de impresión es adecuada, pero no excelente. Aunque las mejores impresoras 3D FDM tienen una precisión de hasta 50 micrones, esto no es ideal y, a veces, aún puede ver las capas en un modelo. Las tecnologías de impresión 3D como SLA y Binder Jetting son mejores para la impresión de alta calidad, ya que ofrecen una mayor precisión y calidad en general.

Aplicaciones de FDM

El modelado de deposición fundida es ideal para la creación rápida de prototipos, ya que puede producir copias baratas de diseños. Por lo tanto, este es el uso principal de FDM, aunque también tiene algún uso en los sectores aeroespacial, médico y artístico.

Empresas reconocidas como BMW, Hyundai y Nestlé son conocidas por utilizar FDM en sus procesos. Se trata de un prototipo rápido para crear prototipos rápidamente y medir su eficacia.

Además, hay algunas personas y empresas fantásticas que están utilizando FDM para crear prótesis impresas en 3D de bajo costo para quienes las necesitan.

• Tenemos una historia completa escrita sobre las aplicaciones de las prótesis impresas en 3D y cómo podrían cambiar la vida de 30 millones de personas en todo el mundo.

Más allá de las aplicaciones industriales, FDM es la opción para la mayoría de los fabricantes a quienes les gusta jugar con los modelos e imprimirlos en casa. Si está buscando una impresora 3D barata para probar cosas, comience absolutamente con el modelado de deposición fusionada.

Ventajas y desventajas de FDM

Ventajas de FDM

• FDM es una tecnología 3D barata y accesible. Esto lo hace perfecto para principiantes en la impresión 3D . También es la tecnología de creación rápida de prototipos más utilizada debido a su facilidad de acceso.
• La tecnología es fácil de usar y las impresoras suelen ser fáciles de usar. Esto se debe a que FDM es principalmente un proceso de impresión 3D de consumo más que industrial , por lo que se hace un esfuerzo para que las impresoras 3D sean fáciles de usar.

Desventajas de FDM / Limitaciones de FDM

• La calidad de impresión de las impresiones 3D FDM / FFF no es tan buena como las de SLA o SLS .
• La impresión 3D con modelado de deposición fundida es lenta. Esto lo hace inutilizable en algunas industrias cuando se necesitan rápidamente una gran cantidad de piezas.
• La impresión capa por capa en FDM a veces puede dar lugar a problemas de deformación y contracción menor.

Por lo tanto, para resumir, FDM es una excelente opción de impresión 3D para principiantes debido a su simplicidad y bajo costo. Sin embargo, para los usuarios que buscan imprimir una gran cantidad de modelos rápidamente y con una calidad muy alta, es mejor que lo haga en otro lugar.

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