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?". ¡Es muy probable que tengas que usar uno eventualmente!

Impresión 3D aditiva vs sustractiva

Hay dos categorías amplias de Impresión 3d. Las impresoras 3D que puede comprar usted mismo son casi todas máquinas "aditivas". En otras palabras, construyen objetos 3D agregando material (generalmente en capas) hasta que el objeto esté completo. Las impresoras 3D en las que las personas piensan cuando escuchan "impresora 3D" son casi siempre de la variedad aditiva.

La impresión 3D sustractiva es muy diferente. Aquí comienza con una cantidad fija de material y luego elimina el material hasta que solo quede el objeto terminado. Un escultor que hace una estatua de mármol está utilizando un método sustractivo. Las máquinas sustractivas se encuentran generalmente en grandes talleres y entornos industriales. Los sistemas de fresado CNC (control numérico por computadora) son probablemente el ejemplo más conocido.

Solo nos concentraremos en máquinas aditivas de ahora 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 colocar en un escritorio.

Modelado por deposición fundida, estereolitografía y sinterización selectiva por láser

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

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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 en 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. Existen diferentes enfoques para la 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 plástico sólido. Por lo general, el objeto es "extraído" 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, según el tipo de modelo final que elija.

La sinterización selectiva por láser (SLS) utiliza un potente 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 un andamiaje especial. SLS no es un tipo de FDM que encontrará en el escritorio. Todavía es una tecnología industrial por ahora.

Impresoras cartesianas y de robots Delta

Una impresora Delta Robot

El El tipo más común de impresora FDM es la impresora 3D cartesiana. El nombre se refiere a coordenadas cartesianas. Esas son las coordenadas XYZ que todos aprendimos en la escuela. El cabezal de impresión se puede mover a cualquier coordenada XYZ dentro del espacio del volumen de impresión. La matemática es simple, 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 lisas como podrían ser, lo que requeriría un trabajo de acabado manual.

Impresoras robot Delta Adopta un enfoque diferente. El cabezal de impresión está montado en tres brazos que se ejecutan en tres rieles. Al variar la altura de cada brazo, el cabezal de impresión puede oscilar. Este diseño permite que el cabezal de impresión se balancee en curvas verdaderas y también permite que se impriman objetos altos dentro del volumen de impresión.

Básicamente, cuanto más largos son los rieles, más alto puede ser el modelo. En lugar de las coordenadas XYZ, las impresoras 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 de robot delta, debe verlo en acción. Eche un vistazo a este video de Johann Rocholl y obtendrá rápidamente el concepto.

Observe la articulación de los brazos y la libertad y suavidad del movimiento del cabezal de impresión.

Materiales de la impresora 3Dimpresoras 3D h2>

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

El ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) es exactamente el mismo plástico del que están hechos los ladrillos LEGO. Este plástico es susceptible a la deformación cuando se enfría y necesita una impresora con una cama de impresión calentada. Es bastante resistente al impacto, pero no particularmente fuerte. Es adecuado para fabricar piezas prototipo e incluso piezas finales que no soportan carga.

El 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 se deben mirar.

La buena noticia es que la mayoría de las impresoras 3D de consumo funcionarán con ambos Estos materiales de bajo costo. Por lo tanto, puede cambiarlos según sus necesidades.

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

El proceso típico de impresión 3D

Si nunca ha realizado una impresión 3D usted mismo, probablemente tenga curiosidad acerca de cómo funciona realmente desde la perspectiva del usuario. Si bien el uso de 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 parece.

Después de configurar la impresora de acuerdo con el manual, con calibración y nivelación realizadas 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 posiblemente sea la colección más famosa de modelos enviados por los usuarios. Sin embargo, hay muchos alternativas.

Después de obtener un modelo en un 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. Es posible que también desee tratar primero un modelo 3D con Meshmixer, lo que garantiza que un modelo 3D sea sólido y adecuado para imprimir.

En el software de la impresora 3D, seleccionará el tamaño y la calidad del modelo y el software lo convertirán en "cortes" que representan cada capa de impresión. También calculará el "andamiaje" que debe imprimirse para admitir el modelo mientras se realiza. Estas cosas se pueden interrumpir cuando se realiza la impresión.

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

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

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

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11.07.2020