¿Qué precisión dimensional tienen las piezas impresas en 3D?

¿Qué tan precisa es la impresión 3D? La respuesta a esa pregunta depende de muchos factores, como el tipo de tecnología de impresión 3D , la calidad del modelo de la impresora 3D, el material de impresión 3D , la complejidad y practicidad del diseño , y los parámetros de impresión definidos por el usuario .

Debido a que las impresoras 3D dependen de una miríada de piezas y materiales móviles, el proceso nunca producirá piezas que sean 100 % precisas. (Tampoco ninguno proceso de fabricación). Sin embargo, los usuarios de fabricación aditiva pueden tomar medidas para mejorar la precisión del proceso de impresión y, en última instancia, hacer mejores piezas impresas en 3D.

Este artículo analizará la precisión dimensional de las piezas impresas en 3D en general, cómo la precisión difiere entre tecnologías y cómo los usuarios pueden hacer que sus piezas sean más precisas.

¿Qué es la precisión dimensional?

Muchas personas sienten curiosidad por la precisión dimensional de la impresión 3D, pero el término "exactitud" a menudo se confunde con otros conceptos importantes como resolución, precisión y tolerancia.

En resumen, una pieza dimensionalmente precisa es aquella que coincide con el tamaño y la forma del diseño original. Por lo tanto, la precisión es la medida de la proximidad de una parte impresa a la versión digital, y esta medida generalmente se expresa como un porcentaje o en milímetros , p.ej. ± 1% o ± 0,5 mm .

El término precisión a veces se usa indistintamente con tolerancia, que es la cantidad permitida de desviación de las dimensiones reales e intencionadas de la pieza. Tenga en cuenta, sin embargo, que la tolerancia también es un valor definido por el usuario:un cliente especificará una tolerancia aceptable a un fabricante dependiendo de la importancia de ciertas características y dimensiones.

La precisión es diferente de la resolución, que se refiere, p. el tamaño de píxel de una impresora 3D SLA. También es diferente de la precisión, que se refiere a la confiabilidad y repetibilidad de una impresora 3D y su capacidad para fabricar el mismo objeto de manera consistente.

La precisión de las diferentes tecnologías de impresión 3D

No todas las tecnologías de impresión 3D son iguales en cuanto a la precisión con la que pueden imprimir piezas con las dimensiones previstas. Aunque otros factores producen más variaciones, el tipo de tecnología de fabricación aditiva tiene un gran impacto en la precisión de una pieza.

FDM

Modelado por deposición fundida en una tecnología de impresión 3D de extrusión de polímeros que es moderadamente precisa y se usa más comúnmente para la creación de prototipos. En formato de escritorio, es con diferencia la tecnología de impresión 3D más asequible, aunque también se utiliza en contextos profesionales e incluso industriales.

La precisión de una impresora 3D FDM de escritorio es de alrededor de ± 0,5 mm. La precisión de una impresora FDM industrial es de alrededor de ± 0,2 mm.

Resina

Las tecnologías de impresión de fotopolimerización como SLA y DLP curan las resinas fotosensibles utilizando una fuente de luz como un láser o un proyector. Estas tecnologías de alta precisión se utilizan de forma personal y profesional, y algunas máquinas no cuestan mucho más que FDM.

La precisión de una impresora 3D de resina de escritorio es de alrededor de ± 0,1 mm. La precisión de una impresora 3D de resina profesional es de alrededor de ± 0,01 mm.

SLS

La sinterización selectiva por láser es una tecnología de impresión 3D que utiliza un láser para sinterizar partículas de polvo, generalmente nailon. Las impresoras SLS son precisas, aunque su principal punto de venta es su capacidad para fabricar geometrías complejas, ya que no necesitan imprimir estructuras de soporte.

La precisión de una impresora 3D SLS es de alrededor de ± 0,3 mm.

Fusión de lecho de polvo

Los procesos de fusión de polvo metálico como SLM utilizan un láser para fundir o sinterizar partículas de polvo metálico. La tecnología es precisa y no existe una versión a nivel de consumidor. Sin embargo, la fabricación aditiva de metal generalmente requiere un extenso procesamiento posterior.

La precisión de una impresora 3D de fusión de lecho de polvo es de aproximadamente ± 0,1 mm.

Lanzamiento de material

Aunque es menos común que las tecnologías comparables, el proceso de impresión 3D de chorro de material es muy preciso, ya que no requiere la aplicación de calor, lo que provoca deformaciones como deformaciones.

La precisión de una impresora 3D de inyección de material es de aproximadamente ± 0,05 mm.

Otros factores que afectan la precisión dimensional

El tipo de tecnología de impresión 3D no es el único factor que determina la precisión dimensional de una impresión 3D. Los materiales, el diseño de la pieza y los parámetros de impresión también tienen un gran impacto en la similitud de la pieza impresa con el diseño original.

1. Calidad de la impresora :Existe una gran brecha en la calidad entre las máquinas de gama alta y las de nivel de entrada. Por ejemplo, las impresoras 3D SLA suelen ser más precisas que las impresoras FDM, pero una máquina SLA de muy bajo costo producirá piezas menos precisas que una impresora FDM de gama alta.
2. Diseño de piezas :Incluso las mejores impresoras 3D tendrán dificultades para imprimir con precisión en 3D una pieza que ha sido mal diseñada. Las piezas con características largas y delgadas, especialmente las que no tienen el soporte adecuado, son difíciles de imprimir, mientras que las piezas muy grandes también pueden generar problemas. En general, los diseños no deben contener características más pequeñas de lo que la impresora puede manejar.
3. Materiales :Algunos materiales son más fáciles de imprimir que otros y, por lo tanto, son más propicios para la fabricación de piezas precisas. Los materiales no estándar (como el filamento FDM flexible, el filamento de alta temperatura o las aleaciones que contienen metales preciosos) tienden a sacrificar la capacidad de impresión en favor de sus propias ventajas únicas.
4. Parámetros de impresión :además de la calibración, que es esencial para realizar impresiones precisas, los usuarios pueden jugar con la configuración de su impresora 3D para lograr varios resultados. Algunas configuraciones de parámetros son mejores para imprimir rápidamente, mientras que otras son mejores para imprimir con precisión. Consulte la siguiente sección para obtener más información.

Cómo mejorar la precisión de la impresión 3D

Aunque no se puede modificar una impresora 3D barata para fabricar piezas de calidad industrial, los usuarios pueden lograr una mejor precisión de la impresora 3D cambiando ciertos parámetros de impresión y tomando otros pasos importantes.

• Diseñe piezas pensando en la impresora; elimine o simplifique las funciones difíciles.
• Exportar archivos STL en la resolución más alta posible.
• Calibre la impresora 3D a intervalos regulares o antes de trabajos de impresión importantes.
• Utilice soportes para estabilizar los objetos a medida que se imprimen y tenga cuidado al retirar los soportes para no dañar la pieza ni alterar sus dimensiones finales.
• Utilice una cama de impresión calentada (FDM) o una cámara calentada (SLS/metal) para mantener una temperatura constante en toda la pieza y reducir la deformación.
• Ajuste la tensión de las correas de la impresora, asegurándose de que estén apretadas pero no demasiado. Los engranajes impulsores no deben deslizarse.
• Enderezar barras y rieles lineales, así como lubricarlos donde sea necesario. Las barras y los rieles doblados deben reemplazarse de inmediato.
• Disminuya las velocidades de impresión ajustando configuraciones como la tasa de flujo. Si bien una reducción excesiva puede causar otros problemas, la impresión lenta puede ayudar a reducir las imprecisiones.

Cómo la deformación y el encogimiento afectan la precisión

La mayoría de las tecnologías de impresión 3D producen pequeñas cantidades de deformación durante la impresión, más comúnmente deformación y encogimiento. Las piezas que muestran signos de deformación y contracción serán menos precisas que las que no, ya que las deformaciones finalmente cambian la forma y las dimensiones finales de la pieza.

En la mayoría de los casos, la extensión de la deformación es insignificante. Sin embargo, para las piezas críticas, es importante tratar de mitigar estos efectos no deseados.

Los métodos para contrarrestar la deformación y el encogimiento incluyen el uso de software avanzado de simulación de impresión, el uso de lechos de impresión calentados y balsas de impresión (FDM), el uso de materiales con un punto de fusión más bajo (FDM), el uso de materiales más rígidos (resina), el dejar las piezas terminadas en la impresora durante un tiempo de fraguado (SLS), o simplemente usando una tecnología como material jetting donde es poco probable que ocurra deformación.

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