La impresión 3D FDM (del inglés: Fused Deposition Modeling), también conocida como FFF (del inglés: Fused Filament Fabrication), es una de las tecnologías más accesibles de impresión 3D, la cual permite fabricar objetos físicos (tridimensionales) mediante la fundición de filamento termoplástico.
En este artículo aprenderás, paso a paso y de forma sencilla, cómo funciona el proceso de impresión 3D en filamento, por qué es necesario utilizar un software de laminado, qué es el G-code, y finalmente cuándo usar soportes de impresión.
¿Qué es la impresión 3D en filamento?
La impresión 3D en filamento (también conocida como FDM) es un proceso de fabricación aditiva. Esto significa que el objeto se construye añadiendo material capa por capa de abajo hacia arriba, en lugar de quitar material (como ocurre en el mecanizado tradicional).
¿Cómo funciona una impresora 3D FDM?
Una impresora 3D de filamento está compuesta por varias partes fundamentales que cumplen distintas funciones:
- Extrusor: Por allí se introduce el filamento y se empuja mediante unos engranajes activados por el Motor del extrusor. El filamento pasa por el heatsink hacia el hotend.
- Disipador de calor (heatsink): Enfría el filamento y evita que el calor suba y provoque atascos.
- Hotend: Calienta el filamento hasta fundirlo.
- Boquilla (nozzle): Por allí sale el plástico fundido.
- Cama caliente (heatbed): Superficie magnética que se calienta durante todo el proceso de impresión y donde encima de una lámina de acero (generalmente flexible, que se coloca sobre la cama caliente) se deposita el filamento fundido de la primera capa de la pieza.
- Motores X, Y: Son los responsables de mover todo el cabezal en el eje X (de izquierda a derecha y viceversa) y el eje Y (de atrás a adelante y viceversa).
- Motores Z: Son los responsables de mover el heatbed en el eje Z (de arriba a abajo y viceversa).
- Placa(s) electrónica: Mediante el firmware, controla todos los movimientos, sensores e interfaces.
Por supuesto, hay más partes, pero estamos simplificando para que el artículo no resulte muy extenso.
La necesidad de usar un software para laminar las piezas (slicer)
Se denomina “slicer” al software que se usa para laminar las piezas antes de imprimirlas. Este paso es muy importante ya que una mala configuración de parámetros puede provocar fallos en la impresión y que la impresión no finalice satisfactoriamente.
Aquí es donde muchas personas que comienzan se confunden. Un archivo 3D (como STL o OBJ) no puede ser leído directamente por la impresora. La impresora necesita instrucciones detalladas:
- ¿A qué temperatura de nozzle imprimir?
- ¿A qué temperatura de heatbed imprimir?
- ¿A qué porcentaje se usarán los ventiladores?
- ¿Qué velocidades de impresión usar?
- ¿Qué alturas de capa usar?
- ¿Cuántos perímetros y qué porcentajes de relleno usar?
- ¿Cómo se configurarán los soportes? (Este punto es muy relevante para el éxito de la impresión y talvez uno de los que toma más tiempo configurar correctamente).
Todas estas instrucciones se dan a través de configurar muchos parámetros dentro del slicer.
Entonces, para resumir esta parte, lo primero que debemos tener a la mano es el archivo STL o OBJ (este ya debe ser de un tamaño que no supere el tamaño máximo de impresión de nuestra impresora, y la malla geométrica del archivo, de preferencia, no debe tener errores). Luego, este archivo debe pasar por el software de laminado (slicer), donde se configurarán los parámetros y los soportes de impresión 3D cuidadosamente. Una vez finalizada esta parte, se podrá guardar desde el slicer como:
un archivo formato GCODE:
Este tipo de archivo solo contiene las instrucciones de impresión y no se puede editar, es el que necesita la impresora para poder iniciar la impresión.
un archivo formato 3MF:
Este tipo de archivo, además de tener las instrucciones de impresión, sí se puede editar, y es importante ya que podemos volverlo a abrir con el slicer y modificar los parámetros de impresión.
Para finalizar este archivo GCODE se envía a la impresora a través de Wi-Fi o por medio de un USB.
Algunos ejemplos de software de laminado son:
- Ultimaker Cura
- PrusaSlicer
- Simplify3D
¿Cuándo usar soportes de impresión?
Como mencionamos anteriormente las impresiones FDM se realizan capa sobre capa de abajo hacia arriba hasta finalizar el modelo, esta es la razón por la que se ven unas líneas delgaditas horizontales en las piezas impresas.
Se debe tener en cuenta que cada capa se debe extruir encima de otra, ya que si una capa (o parte de ella) no tiene de donde soportarse se pueden provocar defectos o fallas en la impresión.
Es allí donde radica la importancia de los soportes de impresión. Los soportes son estructuras que no forman parte del modelo original que el slicer genera (de acuerdo a las instrucciones y parámetros que hayamos configurado) para sostener voladizos, puentes e islas durante la impresión.
Vamos ahora a explicar que son los voladizos, puentes e islas con unos ejemplos muy interesantes.
Voladizos
Son partes que están conectadas al modelo en todo momento de impresión, pero con un cierto ángulo de inclinación respecto de un plano vertical, cuando este ángulo es muy grande, generalmente cuando supera los 50°, es necesario usar soportes para evitar que el filamento se extruya en el aire.
En la imagen de abajo se puede ver la letra “Y” donde se ha configurado el uso de soportes para ángulos mayores a 50° respecto de la vertical. Por lo tanto, se puede apreciar en color verde el material de soporte generado en el voladizo que tiene 61°, mientras que en el voladizo que tiene 34° no se ha generado soportes, ya que no es necesario su uso para un ángulo tan bajo.
Puentes
Los puentes son segmentos donde el extrusor libera filamento por el aire de forma horizontal entre dos puntos de apoyo. Cuando estos segmentos tienen una longitud pequeña (generalmente inferior a 8mm) no será necesario el uso de soportes debajo de ellos; para longitudes mayores será necesario aumentar la velocidad del ventilador o usar soportes de impresión.
En la imagen inferior se puede apreciar dos letras “H”, en la de la izquierda se optó por deshabilitar la generación de soportes ya que la distancia del puente es pequeña y no causará problemas de impresión, por el contrario, en la “H” de la derecha, al ser el puente más extenso, se optó por habilitar la generación de soportes.
Islas
Son partes del modelo que inician «en el aire» (si no se usan soportes) antes de unirse al cuerpo principal. Para imprimir un modelo satisfactoriamente, todas las islas deberán contar con soportes.
En la imagen inferior se puede ver dos letras “M” con su correcta configuración de soportes para que puedan imprimirse sin problemas.
Listo, esto es todo, una vez que la pieza se haya impreso satisfactoriamente, solo habrá que remover todos los soportes de impresión cuidadosamente con ayuda de alicates de corte. Aquí es muy aconsejable usar también lentes protectores, ya que los soportes suelen salir disparados al retirarlos.
Conclusiones
La impresión 3D no es solo presionar un botón y mandar a imprimir. Es un proceso técnico que combina:
- La creación de un modelo apto para poder imprimirse sin problemas.
- Utilizar un software de laminado (slicer) para configurar los parámetros de impresión según el tipo de material y la morfología del modelo, y ubicar los soportes de impresión cuidadosamente donde sea necesario para que la impresión sea satisfactoria.
- Generar el G-code y enviarlo a la impresora.
- Saber usar una impresora 3D (cada impresora tiene sus particularidades) e imprimir la pieza.
- Retirar los soportes de impresión.
Esperamos que este artículo te haya aclarado muchas de tus dudas acerca del proceso de impresión 3D.
