Introducción a la impresión 3D
¿Qué es la impresión 3D FDM?
El modelado por deposición fundida (FDM) es la forma de impresión 3D más utilizada en los hogares de todo el mundo. Este proceso implica extruir material termoplástico fundido capa por capa, permitiendo que cada capa se enfríe y solidifique antes de agregar la siguiente.
FDM es un método de fabricación aditiva, opuesto a los procesos sustractivos como el fresado CNC. En lugar de cortar a partir de un bloque sólido, FDM utiliza solo el material necesario para la pieza en sí, con la excepción de las estructuras de soporte utilizadas para los voladizos. Estos soportes se retiran y desechan después de la impresión.
La singularidad de la impresión FDM radica principalmente en tres áreas clave: el material utilizado, el software de corte que convierte modelos 3D en instrucciones G-code y el sistema de extrusión. Otros componentes como los motores y las placas de control no son exclusivos de FDM y son comunes en muchos métodos de fabricación digital.
Ventajas de la impresión FDM
La impresión FDM se considera uno de los métodos de impresión 3D más asequibles y accesibles. En comparación con otras tecnologías, como SLA o la impresión con resina, tanto las máquinas como los materiales son más económicos. Aunque los precios de las impresoras de resina han bajado en los últimos años, en general ofrecen volúmenes de construcción más pequeños, consumibles más caros y, por lo general, son menos fáciles de usar.
La variedad de materiales disponibles para FDM es extensa. Las opciones incluyen filamentos flexibles, mezclas con fibra de carbono, nailon, policarbonato, materiales resistentes a los rayos UV y a las inclemencias del tiempo. También hay muchos materiales de alta temperatura, aunque a menudo requieren entornos cerrados y activamente calefactados. Con cientos de tipos de filamento en el mercado —cada uno ofreciendo características únicas como resistencia, flexibilidad y resistencia térmica— es posible encontrar un material adecuado para casi cualquier aplicación, siempre que la impresora esté equipada con un extrusor y un hotend compatibles.
En comparación con los procesos de impresión basados en resina, FDM también es mucho más limpio y fácil de usar. Evita el manejo de productos químicos tóxicos y, por lo general, implica menos posprocesado. Esto hace que FDM sea una opción más amigable para principiantes y más adecuada para uso doméstico o informal.
Comprender el movimiento de los ejes en la impresión FDM
En la impresión 3D FDM, la orientación de los ejes puede resultar desconocida para quienes tienen experiencia en geometría o mecánica general. El eje X mueve la herramienta de izquierda a derecha, el eje Y la mueve hacia adelante y hacia atrás, y el eje Z controla el movimiento vertical. Aunque pueda parecer contraintuitivo, esta convención de nombres es estándar dentro de la comunidad de impresión 3D.
Las configuraciones de ejes más comunes se basan en diseños cartesianos y CoreXY. Las impresoras cartesianas funcionan con cada eje controlado de forma independiente por su propio motor paso a paso. Típicamente, la placa de construcción se mueve en la dirección Y, mientras que el hotend se mueve en la dirección X. Todo el carro se mueve en la dirección Z. A estas impresoras a menudo se las conoce como “bed slingers”.
Algunas máquinas, como la serie Ender 5, usan movimiento de motor al estilo cartesiano pero tienen una placa de construcción que se mueve verticalmente. Estas a menudo se agrupan con las impresoras de estilo "gantry" por simplicidad. En general, las impresoras donde la cama se mueve verticalmente en el eje Z se consideran de estilo gantry, mientras que aquellas donde la cama se mueve hacia adelante y hacia atrás en el eje Y se consideran de estilo cartesiano o, más coloquialmente, “bed slingers”.
Las máquinas CoreXY difieren en que los ejes X e Y están sincronizados mediante un sistema de correas accionado por dos motores paso a paso. Esto permite un movimiento más suave, reduce el bamboleo en Z y mejora la estabilidad, especialmente durante impresiones más rápidas. Las impresoras CoreXY están ganando popularidad debido a estos beneficios y ahora se encuentran en modelos como las series Bambu Lab X1 y P1.
Impresoras como la A1 y la A1 Mini continúan usando configuraciones de estilo cartesiano y son conocidas como “bed slingers”.
Las impresoras Delta operan con un principio totalmente diferente, usando tres brazos dispuestos en triángulo para posicionar el extrusor sobre la cama de impresión. Aunque pueden ofrecer impresiones a alta velocidad y excelente calidad, requieren bastidores más altos y son menos compactas que las alternativas Cartesianas o CoreXY. Estas máquinas se usan con mucha menos frecuencia debido a los requisitos de espacio y configuración, pero son capaces de producir resultados excelentes.
Tipos de extrusores: Directo vs. Bowden
Las impresoras FDM usan uno de dos tipos de extrusores: de accionamiento directo o Bowden. Un extrusor de accionamiento directo alimenta el filamento directamente al hotend desde un motor montado en la cabeza de impresión. En contraste, un extrusor Bowden utiliza un motor remoto para empujar el filamento a través de un tubo PTFE hacia el hotend.
Los sistemas Bowden reducen el peso de la cabeza de impresión, permitiendo movimientos más rápidos. Sin embargo, pueden tener dificultades con materiales como el TPU (filamento flexible) y a menudo requieren un ajuste preciso de los parámetros de retracción para evitar hilos. Los extrusores directos ofrecen mejor precisión, uso más sencillo con materiales flexibles y, en general, un control de extrusión mejorado.
Los avances recientes en la industria, como la compensación de vibraciones, han hecho que la desventaja de peso de los sistemas de accionamiento directo sea menos significativa. Como resultado, más fabricantes están ofreciendo ahora modelos asequibles con configuraciones de accionamiento directo, y las configuraciones Bowden se están volviendo menos comunes.
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Resumen
El modelado por deposición fundida (FDM) es un proceso aditivo de impresión 3D que extruye material termoplástico fundido capa por capa, permitiendo que cada capa se solidifique antes de añadir la siguiente.
A diferencia de los métodos sustractivos como el fresado CNC, FDM solo utiliza el material necesario para la pieza más soportes temporales, lo que lo hace eficiente y con poco desperdicio.
La impresión FDM depende de tres factores principales: el material del filamento, el software de corte que produce G-code y el sistema de extrusión; otros componentes como los motores se comparten con otros tipos de fabricación.
Es el método de impresión 3D más asequible y accesible, ofreciendo una amplia gama de materiales que incluyen filamentos flexibles, reforzados y de alta temperatura, adecuados tanto para aficionados como para profesionales.
Las impresoras FDM vienen en varios sistemas de movimiento: Cartesianas (“bed slinger”), gantry, CoreXY (sincronización por correas para un movimiento más suave) y Delta (posicionamiento con brazos triangulares para velocidad y precisión).
Los extrusores son o de accionamiento directo (motor unido al hotend para controlar filamento flexible) o Bowden (motor remoto para movimientos más ligeros y rápidos), con mejoras modernas que favorecen las configuraciones directas por su versatilidad.
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