¿Qué es la impresión en 3D?
Toda impresora 3D construye piezas utilizando el mismo principio básico: un modelo digital se transforma en un objeto físico tridimensional añadiendo material capa por capa. De ahí el término alternativo de fabricación de aditivos.
El proceso de fabricación tradicional suele ser un proceso sustractivo en el que se desperdicia la materia prima y se reutiliza una y otra vez. En una fábrica de automóviles, por ejemplo, la chapa se corta y se forma en partes específicas de la carrocería, y cualquier metal restante se funde y se vuelve a formar en láminas de metal antes de ser reutilizado en otros procesos. El objeto impreso en 3D es creado por un proceso aditivo. Las capas se añaden capa por capa hasta que el objeto está completo. Cada una de estas capas puede verse como una sección transversal horizontal finamente cortada del objeto posterior. Este es un proceso aditivo, de ahí el nombre de Fabricación Aditiva.
Impresión en 3D FDM, o FFF
Hay muchas maneras de crear objetos en 3D, pero lo que todas las tecnologías de impresión en 3D tienen en común es que son tecnologías aditivas. Las tecnologías de aditivos pueden diferir de varias maneras, pero se diferencian principalmente en la forma en que se construyen las capas para crear un objeto.
La tecnología más utilizada en la impresión 3D es el Modelado de Deposición Fusionada (FDM). La tecnología FDM utiliza un hilo de plástico o un alambre metálico que se desenrolla de una bobina y entrega el material a un troquel de extrusión que puede activar y desactivar el flujo. El dado se calienta para fundir el material y se puede mover en ambas direcciones, horizontal y vertical, mediante un mecanismo controlado numéricamente y controlado directamente por un paquete de software de fabricación asistida por ordenador (CAM). El objeto se produce mediante la extrusión de material fundido para formar capas a medida que el material se endurece inmediatamente después de la extrusión del dado.
La impresión en 3D de FDM también se conoce como Fabricación de Filamentos Fusionados (FFF). La tecnología es exactamente la misma, pero como la FDM está protegida como marca registrada, el nombre FFF puede ser usado libremente.
Debido a la alta calidad de la impresión en 3D de FFF, hemos elegido la tecnología FFF para nuestras impresoras 3D también.
Tecnología de impresión 3D – Delta versus Cartesiana
El mercado de la impresión en 3D es muy competitivo y cada impresora tiene su propia tecnología de impresión en 3D y capacidades únicas. Así que es importante saber qué tecnología de impresión es la más adecuada para conseguir los resultados que quieres. Como la mayoría de las impresoras 3D, las impresoras Tractus 3D utilizan el proceso de impresión FFF 3D (también conocido como impresión FDM 3D), lo que significa que todo se imprime capa por capa utilizando filamentos.
La tecnología de impresión en 3D FDM puede dividirse en dos tipos de sistemas de impresión: Cartesiano y Delta. La mayor diferencia entre estos dos sistemas es el tipo de movimiento. Ya que cada sistema tiene su propio tipo de movimiento, obtendrás resultados diferentes.
Impresora cartesiana 3D
Las impresoras cartesianas deben su nombre al sistema de coordenadas cartesianas que utilizan, que fue inventado por René Descartes. No sólo funcionan en base a un sistema de coordenadas X e Y, sino que también impulsan el cabezal de impresión a través de un mecanismo que se mueve linealmente en los ejes X e Y.
Las impresoras cartesianas se mueven de izquierda a derecha, de adelante hacia atrás, y de arriba hacia abajo. En pocas palabras, va de A a B moviendo sólo un eje a la vez. La mayoría de las impresoras cartesianas consisten en una cama de impresión cuadrada y móvil. En lugar de mover la boquilla hacia la cama de impresión, en algunos casos la cama de impresión se mueve hacia la boquilla.
Las impresoras cartesianas 3D ven su desventaja en el hecho de que sus partes móviles son bastante pesadas. Esto dificulta que una impresora cartesiana se detenga o cambie de dirección en un instante. La constante sacudida de la plataforma puede hacer que se suelten las huellas y que éstas sean inexactas, especialmente cuando las huellas son más altas.
Desventajas de la impresora cartesiana 3D
- Peso
- Difícil de modificar debido a las limitaciones espaciales
- No hay un cambio inmediato de dirección
- No es adecuado para imprimir objetos grandes
- Pequeño volumen de construcción
Ventajas de la impresora cartesiana 3D
- Excede en ancho (horizontal) las impresiones
- Es más fácil de aprender a través de una cinemática comprensible
- Amigable con el consumidor
- El marco cúbico hace que sea fácil encerrar la mayoría de los modelos
- Más barato
Impresora 3D delta
Las impresoras 3D Delta también utilizan el sistema de coordenadas cartesianas, pero no utilizan un movimiento lineal y guiado por el movimiento para depositar el hilo. En su lugar, utilizan tres brazos, cada uno de los cuales consiste en un paralelogramo. También se mueven de un punto X o Y a otro, pero cambiando los ángulos de estos paralelogramos. Los brazos de una impresora Delta 3D están suspendidos de una plataforma fija. Toda la mecánica que controla el movimiento de los brazos se encuentra en esta plataforma. Como resultado, el cabezal de la impresora Delta 3D es mucho más ligero que si también tuviera que contener motores para el movimiento. Este menor peso resulta en una menor inercia. Al reducir la inercia, especialmente al final de un movimiento, la cabeza de producción es capaz de responder rápidamente manteniendo la precisión.
Una impresora Delta 3D normalmente tiene una cama de impresión circular que es estacionaria. Debido a su cama de impresión circular, la forma natural de una impresora delta es un círculo. Por lo tanto, los objetos rectangulares son pequeños comparados con una impresora cartesiana 3D. Lo que distingue una impresora 3D delta de una impresora 3D cartesiana es su capacidad para crear objetos altos. En particular, el punto más alto de la impresión puede ser producido con una precisión excepcional. También es bastante fácil hacerlos más grandes debido a su diseño, especialmente en la altura. Con un diseño general menos complicado y menos piezas para usar, reduce el mantenimiento y los costos. Si no tienes/necesitas mucho espacio horizontal, pero quieres construir muchas capas una encima de la otra (verticalmente), entonces definitivamente deberías usar una impresora Delta 3D.
La desventaja es que una impresora Delta 3D debe ser mucho más alta que su volumen de construcción debido a la construcción del brazo del dispositivo. Por esta razón, normalmente se necesita más espacio para instalar la impresora que con una impresora cartesiana 3D.
Desventajas de las impresoras 3D Delta
- El formato, requiere más espacio (en altura)
- Los errores que son más difíciles de localizar
- Objetos más difíciles de imprimir con grandes superficies (horizontales)
Ventajas de las impresoras 3D Delta
- Excede en altura al imprimir
- Ligero, por lo tanto fácil de mover
- Es posible un cambio de dirección inmediato
- Más preciso en el centro que en los bordes exteriores
- Fácil de mantener y actualizar
- Alta velocidad de impresión y precisión
Diseño y archivos para impresión en 3D
Todo lo que necesitas para empezar a imprimir en 3D es un modelo en formato de archivo STL, el formato de archivo estándar de la industria utilizado por todas las impresoras 3D. Piense en los archivos STL como los archivos PDF de la impresión 3D: Contienen toda la información necesaria para imprimir un modelo, pero no son fáciles de editar.
Si tienes el tiempo, las habilidades y las herramientas adecuadas, puedes diseñar tus propios objetos en 3D con cualquier software de 3D. Lo más importante es que puedes guardarlo como un archivo STL. Si no está muy familiarizado con las herramientas de diseño 3D como AutoCAD, Photoshop CC o TinkerCAD, siempre puede descargar diseños 3D a repositorios en línea como Thingiverse, MyMiniFactory, Cults o GrabCAD.
Cortar el archivo STL
Si tiene un modelo 3D, el siguiente paso en el proceso de impresión 3D es prepararlo para que pueda ser impreso en 3D. Este proceso se llama «slicing», que significa dividir un modelo 3D en cientos o miles de capas horizontales. Todo esto se hace automáticamente con un software de corte, recomendamos Simplify3D. Lo subes a tu software de corte, que convierte los modelos 3D en instrucciones que tu impresora entenderá. Mejores instrucciones significan mejores impresiones, así que una simple actualización de software hará toda la diferencia en el mundo.
Materiales de impresión en 3D
Existe una amplia gama de materiales de impresión en 3D, por lo que puede ser difícil elegir el filamento más adecuado para un proyecto concreto. Todos los materiales de impresión en 3D tienen sus propias características, fortalezas y debilidades. Además, hay factores necesarios como la textura, la durabilidad, la resistencia, el costo, etc. que deben ser considerados para evitar errores en la impresión 3D.
Los materiales de impresión más utilizados son:
Y con nuestra serie PRO, puede imprimir materiales que son adecuados para altas temperaturas, como
- PEEK
- ULTEM
- Nylon
- ASA
- PRO1
- Facilan C8
Ventajas de la impresión en 3D
Creación de prototipos a bajo costo
La creación de prototipos es una de las partes más importantes del ciclo de diseño (diseño, construcción, prueba, mejora y rediseño). Los prototipos 3D impresos en una gran impresora industrial 3D podrían estar listos en 1 a 5 días y, dependiendo del tamaño, incluso durante la noche. Con la fabricación tradicional, un producto llevaría 8-10 meses, pero con la impresión en 3D, el ciclo completo podría acortarse a 8-10 semanas!
Gran selección de materiales especiales
Hay una serie de materiales que puede utilizar para la impresión en 3D. Los materiales más utilizados hoy en día son plásticos como el PLA y el ABS, pero hay muchos más materiales. Materiales de alta temperatura para aplicaciones específicas, como PEEK y ULTEM, y por ejemplo, material de relleno de madera con un aspecto y tacto similar al de la madera.
Reducir el tiempo
Vivimos en un mundo acelerado donde todo se necesita rápidamente, así que la impresión en 3D puede realmente marcar la diferencia aquí. Una de las grandes ventajas de la impresión en 3D es que las piezas y los productos pueden producirse mucho más rápido que con los métodos tradicionales. Los diseños complejos pueden ser creados como modelos CAD y luego convertidos en realidad en sólo unas pocas horas. Como resultado, las ideas de diseño se entregan de tal manera que pueden ser rápidamente verificadas y diseñadas en un corto tiempo. Esto es tan ventajoso sobre los métodos tradicionales porque puede llevar semanas o meses pasar de la etapa de diseño a la de prototipo y al proceso de producción.
Adaptación de cada parte individual
Con la producción tradicional, es barato hacer productos idénticos y venderlos al consumidor. Sin embargo, la impresión en 3D permite una fácil personalización. Los costes de entrada son bajos, y sólo hay que modificar el modelo digital 3D para crear una pieza personalizada. El resultado es que cada artículo puede personalizarse para satisfacer las necesidades específicas del usuario sin que ello repercuta en los costos o el tiempo de fabricación.
Complejidad geométrica sin costes adicionales
La tecnología de fabricación aditiva permite una producción rápida y fácil de formas y figuras complejas. Muchos de ellos no pueden producirse con los métodos de fabricación tradicionales. Los diseños complejos pueden ser impresos en 3D tan fácilmente como las partes más simples.
La posibilidad de modificar y mejorar esos diseños complejos sin costo o tiempo adicional es uno de los mayores beneficios de la impresión en 3D. Pero también permite a los diseñadores ir un paso más allá y marcar la diferencia en el desarrollo de nuevos diseños de productos.
Reducir los errores
Cuando se desarrolla un nuevo producto, los prototipos se desarrollan a la antigua usanza, se dan muchos pasos desde la primera idea hasta el primer prototipo. Hay muchas industrias que tienen un largo y tedioso proceso de producción que incluye la creación de un modelo CAD, la construcción manual de un prototipo (por ejemplo, mediante fundición o tallado), el debate de los cambios, la modificación del modelo y la construcción manual de un nuevo prototipo. Y sigues este bucle hasta que la producción final se completa. La creación de prototipos manuales en particular es una parte del proceso larga, laboriosa y costosa.
Sin embargo, uno de los puntos fuertes de la impresión en 3D es que el diseño se crea en un solo paso sin ninguna interacción del operador durante este proceso. Es un simple caso de terminar el diseño y subirlo a la impresora.
Aquí es donde la impresión en 3D puede eliminar los riesgos. Los diseños pueden ser modificados y verificados creando un prototipo listo para la producción antes de comenzar la creación final. Esto ayuda a crear confianza en el diseño antes de invertir para llevarlo al siguiente nivel de producción.
Manténgase a la cabeza de la competencia
La innovación es una de las cosas más importantes que las empresas deben hacer para estar un paso adelante de la competencia. Con los métodos de producción tradicionales esto es difícil y lleva mucho tiempo. La impresión en 3D, por otro lado, ofrece muchas oportunidades. Diseña y crea múltiples prototipos que puedes modificar en cualquier parte. Mostrar el producto a los inversores y al público objetivo para obtener una valiosa retroalimentación. Y con la impresora 3D Tractus3D, puedes adelantarte aún más a la competencia con la capacidad de crear un prototipo de tamaño real.
La confidencialidad de la innovación
Otra ventaja de la impresión en 3D es que los terceros nunca pueden reclamar sus innovaciones. El prototipado continuo y la fabricación en casa con una impresora 3D asegura que los diseños nunca salgan de la fábrica, protegiendo su propiedad intelectual.
Limitaciones de la impresión en 3D
Propiedades de los materiales anisótropos y de menor resistencia
En general, las piezas impresas en 3D no son tan fuertes como el material a granel porque se construyen capa por capa. Sin embargo, con el relleno correcto, un buen diseño y corte, y un buen post-procesamiento, los modelos de impresora 3D pueden ser utilizados muy bien.
Costos menos competitivos con volúmenes más altos
Cuando se trata de grandes tiradas de producción, la impresión en 3D no puede (todavía) competir con los métodos de fabricación tradicionales. La impresión en 3D sigue siendo el camino a seguir cuando se trata de pequeñas cantidades de piezas idénticas y prototipos, y menos para la producción rápida y de gran volumen. Sin embargo, hay casos en los que el retorno de la inversión es mejor cuando la producción se hace con nuestras impresoras 3D.
Retrabajo y apoyo a la remoción
La mayoría de las piezas impresas en 3D no están listas para su uso. Por ejemplo, podrías usar un soporte para la impresión, y podrías ver los aviones. Hacer que la impresión sea utilizable normalmente requiere uno o más pasos de post-procesamiento para lograr una superficie de alta calidad. Los pasos de post-procesamiento podrían ser: quitar el soporte, lijar, imprimar, pintar, sumergir, rociar.
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