La impresión 3D se ha convertido en una tecnología mucho más convencional, con máquinas de impresión disponibles a 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.

Por eso, ahora es un buen momento para responder a la pregunta «¿Cómo funciona la impresión 3D?». ¡Existe una gran posibilidad de 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 está completo. Las impresoras 3D en las que la gente piensa cuando oyen que “impresora 3D” es casi siempre de la variedad aditiva.

La impresión 3D sustractiva es muy diferente. Aquí comienza con una cantidad fija de material y luego retira material hasta que solo quede el objeto terminado. Un escultor que hace una estatua de mármol utiliza 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.

De ahora en adelante, solo nos concentraremos en las máquinas aditivas, ya que son relevantes para el consumidor medio. Solo sepa que las máquinas sustractivas pertenecen a la misma familia extendida de impresoras 3D que la que podría poner en un escritorio.

Modelado por deposición fundida, estereolitografía y sinterización selectiva por láser

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

FDM es el sistema 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. Hay diferentes enfoques para FDM, pero llegaremos a eso en un momento.

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 se «saca» de una tina 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 tanto, es una alternativa real a las impresoras FDM, dependiendo del tipo de modelo final que elija.

La sinterización selectiva por láser (SLS) utiliza un potente láser para fusionar un polímero en polvo. El polvo real actúa como una estructura de soporte para la impresión, por lo que este tipo de impresión no necesita un andamio especial. SLS no es un tipo de FDM que encontrará en el escritorio. Sigue siendo una tecnología industrial por ahora.

Impresoras robot cartesianas y Delta

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, es posible que las superficies curvas no sean tan suaves como podrían ser, lo que requiere algún trabajo de acabado manual.

Las impresoras robotizadas Delta adoptan un enfoque diferente. El cabezal de impresión está montado en tres brazos que corren sobre tres rieles. Al variar la altura de cada brazo, el cabezal de impresión puede oscilar. Este diseño permite que el cabezal de impresión se mueva 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 utilizan 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 la suavidad con que se puede mover el cabezal de impresión.

Materiales de impresora 3D

Las impresoras 3D utilizan una variedad de materiales, pero hay dos plásticos que son, con mucho, los más comunes en las aplicaciones 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 deformarse cuando se enfría y necesita una impresora con una cama de impresión calentada. Es bastante resistente a los impactos, 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 deben verse.

La buena noticia es que la mayoría de las impresoras 3D de consumo funcionarán con estos dos materiales económicos. Para que pueda cambiarlos según sus necesidades.

El filamento de nailon 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 impresiones de materiales mixtos o de varios colores.

El proceso típico de impresión 3D

Si nunca ha realizado una impresión 3D, probablemente sienta curiosidad por saber cómo funciona realmente desde la perspectiva del usuario. Si bien usar 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 podría pensar.

Después de configurar la impresora de acuerdo con el manual, con la 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 la gente descargue un modelo de un sitio en línea. La primera parada definitivamente debería ser Thingiverse, que es posiblemente la colección más famosa de modelos enviados por 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. También es posible que desee tratar primero un modelo 3D con Mezclador de malla, lo que garantiza que un modelo 3D sea sólido y adecuado para imprimir.

En el software de la impresora 3D, elegirá el tamaño y la calidad del modelo y el software lo convertirá en «cortes» que representan cada capa de impresión. También calculará el “andamio” que hay que imprimir para soportar el modelo mientras se realiza. Este material se puede romper cuando se realiza la impresión.

Con todo ese trabajo de preparación detrás de usted, la impresión puede comenzar. Dependiendo de la configuración de calidad, es posible que tenga que esperar mucho tiempo. Las impresiones de alta calidad varían desde unas pocas horas hasta unos días. Afortunadamente, algunas impresoras 3D le permiten monitorear el progreso de su impresión de forma remota a través de una aplicación.

Una vez que la impresión esté lista, la quitará de la cama y luego la liberará del andamio. En muchos casos, tendrás que terminar el modelo con papel de lija y herramientas de corte especiales para eliminar las imperfecciones. ¡Algunas personas incluso pintan sus modelos! El único límite real es tu creatividad.

Si tiene ganas de comprar una impresora 3D, estas son nuestras mejores elecciones y si tiene un presupuesto limitado, estas son opciones más económicas.