Introducción a la impresión 3D
¿Qué es la impresión 3D FDM?
Fused Deposition Modeling (FDM) es la forma de impresión 3D más utilizada en los hogares de todo el mundo. Este proceso consiste en extruir material termoplástico fundido capa por capa, permitiendo que cada capa se enfríe y solidifique antes de añadir la siguiente.
FDM es un método de fabricación aditiva, opuesto a procesos sustractivos como el fresado CNC. En lugar de recortar 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 usadas para voladizos. Estos soportes se retiran y descartan 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 motores y 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 impresión por resina, tanto las máquinas como los materiales son más económicos. Si bien los precios de las impresoras de resina han bajado en los últimos años, generalmente ofrecen volúmenes de construcción más pequeños, consumibles más caros y, en general, son menos amigables para el usuario.
La variedad de materiales disponibles para FDM es extensa. Las opciones incluyen filamentos flexibles, mezclas con fibra de carbono, nylon, policarbonato, materiales resistentes a los rayos UV y a la intemperie. Muchos materiales de alta temperatura también están disponibles, aunque a menudo requieren entornos cerrados y con calefacción activa. 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 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 normalmente implica menos postprocesado. Esto hace que FDM sea una opción más amigable para principiantes y más adecuada para uso casual o doméstico.
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. Normalmente, 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 les llama “bed slingers”.
Algunas máquinas, como la serie Ender 5, usan movimiento de motor de estilo cartesiano pero tienen una placa de construcción que se mueve verticalmente. A menudo se agrupan con impresoras de “estilo pórtico” por simplicidad. En general, las impresoras donde la cama se mueve verticalmente en el eje Z se consideran de estilo pórtico, 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 se diferencian 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 la impresión a mayor velocidad. Las impresoras CoreXY están ganando popularidad debido a estos beneficios y ahora se encuentran en modelos como las series X1 y P1 de Bambu Lab.
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 completamente diferente, usando tres brazos dispuestos en triángulo para posicionar el extrusor sobre la cama de impresión. Aunque pueden ofrecer impresión 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 obtener resultados excelentes.
Tipos de extrusor: directo vs. Bowden
Las impresoras FDM utilizan uno de dos tipos de extrusor: 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 usa un motor remoto para empujar el filamento a través de un tubo PTFE hasta el hotend.
Los sistemas Bowden reducen el peso de la cabeza de impresión, permitiendo movimientos más rápidos. Sin embargo, pueden tener problemas con materiales como TPU (filamento flexible) y a menudo requieren un ajuste preciso de la retracción para evitar el stringing. Los extrusores directos ofrecen mejor precisión, uso más sencillo con materiales flexibles y, en general, un control de extrusión mejorado.
Avances recientes en la industria, como la compensación de vibraciones, han hecho que la desventaja del peso en 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 están volviéndose menos comunes.
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