¿Las impresoras 3D de resina necesitan soportes?

La mayoría de los entusiastas de la impresión 3D descubrieron este interesante mundo al escuchar por primera vez sobre las impresoras de modelado por deposición fundida. Esta tecnología es sin duda la más popular del mercado en este momento, y probablemente lo seguirá siendo en los próximos años.

Sin embargo, sigue siendo importante conocer la diferencia entre ambas técnicas y tener una idea básica de cómo funcionan. Una de las preguntas más habituales que me hacen al hablar de impresoras de resina es sobre la necesidad (o no) de soportes.

Profundizaré en las impresoras de resina y las principales diferencias entre ellas y las impresoras FDM. Pero primero, vayamos al grano y respondamos la pregunta que te trajo aquí:¿las impresoras de resina necesitan soportes?

Las impresoras 3D de resina casi siempre requieren algún tipo de soporte para imprimir con éxito la mayoría de los modelos, ya que son necesarios para las secciones de un modelo que no tienen una capa previa a la que adherirse. Además, se utiliza una estructura de soporte similar a una balsa (llamada PAD) para evitar que la pieza se desprenda de la placa de construcción.

¿Por qué una impresora 3d de resina necesita soportes?

Hay mucha desinformación al respecto cuando hablamos de impresoras 3D de resina. Debido a que son mucho más caras que su contraparte FDM, la mayoría de los recién llegados al mundo de la impresión 3D evitan comprarlas. Además, su uso es mucho más complicado también. Para operar una impresora 3D de resina, necesita:

• Un espacio ventilado, por la toxicidad de los gases que emite.
• El uso de guantes y gafas de protección para los ojos, ya que la resina irrita la piel y el rayo láser emitido puede dañar los ojos.
• Mayor investigación y conocimiento sobre la tecnología involucrada en el proceso.

Este último punto es el más importante, y es por ello que muchas personas tienen dudas sobre la necesidad de utilizar soportes en las piezas impresas. Algunos creen que el láser cura (un proceso de endurecimiento) la resina al instante, y en puntos tan concretos que no es necesario colocar soportes.

De hecho, los soportes son tan necesarios en la impresión 3D de resina como en la impresión 3D FDM. El principio es el mismo:no se puede crear una capa sin algún material que la mantenga en su lugar .

La diferencia entre las dos tecnologías implica que los soportes tienen diferentes funciones durante el proceso:

• En la impresión FDM tradicional, el filamento “cae” por la acción de la gravedad, lo que significa que ciertas partes del objeto quedarían impresas en el aire, sin una base sobre la que apoyarse.
• Por otro lado, al imprimir con resina, la impresora comienza a imprimir el objeto en la dirección opuesta. Es decir, la “cama” se ubica mirando hacia abajo, ya medida que se imprime cada capa, esta superficie sube. Al final, obtendremos un objeto que está orientado al revés.

Para entenderlo un poco mejor, veamos el siguiente ejemplo:un objeto imaginario que queremos imprimir consiste en una persona de pie, con los brazos colgando relajados a los costados y los dedos apuntando hacia abajo. Lo primero que hará la impresora de resina (como la FDM) es imprimir la suela de los zapatos. Después de eso, la placa sobre la que se adhiere la resina curada se elevará un poco y continuará la impresión de los zapatos. Después seguirá bajando (o subiendo, en este caso…) las piernas. La única diferencia con FDM hasta ahora es que la persona impresa gira 180° sobre el eje vertical.

En algún lugar entre las rodillas y la cintura, se deben imprimir las primeras capas de las yemas de los dedos. A medida que se eleva la placa, no hay nada entre ella y esa capa recién impresa. Por lo tanto, no hay material para "tirar" de esa capa. Por ello, las yemas de los dedos quedarán pegadas a la película sobre la que se forman las capas, y lo mismo ocurrirá en las capas posteriores.

Como resultado, con suerte, obtendremos un hombre sin brazos y un desastre total a su alrededor. Se perderá una gran cantidad de material costoso y una nueva impresora 3D de resina podría volar por la ventana más cercana, dejándolo frustrado y lleno de ira.

Ahora que comprendemos mejor la necesidad de soportes en las impresoras 3D de resina, profundicemos un poco más sobre las diferentes estructuras de soporte y las pautas básicas que todo entusiasta de la impresión 3D debe conocer.

¿Cómo funciona una impresora 3d de resina?

Si entendiste la explicación anterior, ya sabes por qué también se necesitan soportes en la impresión 3d de resina. Pero creo que también será útil saber un poco más sobre la forma en que funcionan estas impresoras. No solo me parece interesante, sino que evitará que cometamos errores al intentar imprimir con uno de ellos.

Las impresoras 3d de resina se basan en un proceso llamado fotopolimerización, que consiste en el endurecimiento de una resina líquida mediante su exposición a la radiación de luz directa. La precisión en la formación de cada capa es superior a la de las impresoras FDM debido al tamaño muy pequeño del haz de luz proyectado (normalmente un haz láser) y también por el hecho de que tiene componentes mecánicos.

Sin masas en movimiento como una extrusora o un extremo caliente en el caso de las impresoras FDM, no se crean ni transmiten vibraciones al objeto, lo que hace que las capas sean igualmente precisas una y otra vez. El láser es guiado por espejos que reflejan y dirigen la luz hacia el lugar exacto que formará la capa.

La unión entre capas se realiza mediante enlaces químicos, por lo que son totalmente densas e impermeables. Pero aún necesitan una estructura debajo de cada capa, ya que no se pueden imprimir sobre aire fino (o resina en este caso). Esta es la razón por la que necesitamos colocar soportes para casi cualquier objeto que queramos imprimir.

Los fundamentos de los soportes para impresoras 3d de resina

Para empezar, debe asegurarse de que la primera capa se imprima correctamente y que la adhesión a la placa de construcción sea lo suficientemente fuerte como para tirar de todo el objeto.

Para lograr una adhesión adecuada a la placa de construcción, Prusa Slicer (y casi todas las cortadoras de resina) incluyen una característica llamada PAD. Básicamente consiste en una balsa que contendrá los soportes de la pieza. No conviene imprimir sin PAD ya que aumentará sustancialmente el riesgo de desprendimiento. Además, al retirar el objeto terminado, podemos estar seguros de que no dañaremos la superficie del objeto, ya que solo estaremos dañando los soportes y el PAD. (balsa).

Otro ajuste importante es la orientación de los objetos. Cuando se utiliza una impresora FDM, es importante tratar de colocar la mayor cantidad de material posible en la base (para una mejor adherencia de la capa). En las impresoras de resina, el objeto debe rotarse en un ángulo de 10 a 30 grados, para minimizar la cantidad de soportes y también crear capas que sean más fáciles de despegar de la película FEP.

Siempre debe evitar colocar capas grandes paralelas a la placa de construcción. Si aún no tiene experiencia en encontrar la mejor orientación para la impresión de resina, PrusaSlicer tiene una opción para orientar automáticamente la pieza, pero a menudo lo hace de manera subóptima, lo que genera aumentos innecesarios en los tiempos de impresión.

No intentes ahorrar material colocando menos soportes (soy consciente de que la resina es más cara que los filamentos de plástico). Es preferible desperdiciar un poco más de material en soportes que en toda una impresión fallida. Además, tenga en cuenta que las impresoras de resina son considerablemente más susceptibles a las fallas que sobresalen que las impresoras de filamento, así que vigile los puntos específicos.

¿Es posible imprimir en resina sin soportes?

Como vimos antes, el objeto se imprime desde abajo, con movimientos ascendentes de la placa de construcción. Cada capa se cura sobre una película de un material llamado FEP (Etileno Propileno Fluorado) que tiene propiedades antiadherentes.

A medida que sube el eje Z, la capa que se formó entre la película de FEP y la capa anterior se desprende de la película. Es muy importante que la capacidad de adhesión de la placa de construcción sea mayor que la del FEP, de lo contrario la pieza se soltará y la impresión se arruinará. Precisamente por eso, los tiempos de curado de las primeras capas son más largos.

Por el contrario, al imprimir con una máquina FDM, evitamos en la medida de lo posible el uso de soportes. Se ven mal, pueden romperse durante la impresión y, a menudo, dejan marcas en la superficie de impresión.

Teniendo esto en cuenta, si quisiéramos imprimir una pieza con una gran base y una geometría adecuada, podríamos hacerlo sin soportes y sin problemas de adherencia a la cama caliente. Por otro lado, no es conveniente utilizar la misma lógica cuando se utiliza una impresora SLA. Si las primeras capas son las más grandes, requieren el mayor tiempo de curado y se adhieren demasiado a la película de FEP, podrían desprenderse de la placa de construcción. Esto tendría las mismas consecuencias que en una impresora FDM, es decir, arruinaría toda la impresión.

Los soportes no solo sirven para evitar la impresión sin material debajo. También se utilizan para reducir el tamaño de las primeras capas y así evitar el problema de adherencia.

Finalmente, como es el caso de las impresoras FDM convencionales, los ángulos de las proyecciones sobre el objeto deben ser considerados durante el proceso de rebanado. Debe garantizarse un solapamiento suficiente entre las capas para asegurar la adherencia y evitar la delaminación. En conclusión, te aconsejo usar soportes casi siempre cuando uses una impresora SLA.

Preguntas frecuentes

¿Los soportes en las impresoras de resina son diferentes a los de las impresoras de filamento?

Si alguna vez perdiste el tiempo viendo videos de timelapse de impresión 3d en YouTube como yo, habrás notado que las estructuras de los soportes son muy diferentes en FDM y en SLA. Las cortadoras para impresoras de filamentos como Cura o Simplify3d generan líneas o soportes de cuadrícula, ya que son rápidas y eficientes.

Las impresoras de resina, por su parte, utilizan estructuras ramificadas denominadas “soportes de árboles”, que también cumplen la función de ser lo suficientemente rígidas para poder soportar el peso de las capas posteriores. Están en contacto con el objeto solo en pequeños lugares, para reducir las imperfecciones en el objeto final una vez que se retiran los soportes.

¿Por qué los soportes para árboles no se usan mucho en la impresión FDM?

Vale la pena mencionar que Cura ofrece soportes "Tree-Style" como característica. Aunque a primera vista pueden parecer bastante similares a sus homólogos de resina, verá que no son iguales. Los soportes de resina son más delgados y están unidos entre sí por “pequeñas ramitas”, para mayor rigidez y resistencia. Dado que el filamento de impresión 3D tiene diferentes propiedades mecánicas, requiere más grosor para soportar el mismo estrés.

Además, los soportes de resina deben ser capaces de soportar el peso del modelo sin romperse, por lo que en su mayoría se generan para maximizar su resistencia a la tracción. Las impresoras FDM, por otro lado, necesitan generar estructuras que resistan las vibraciones y aceleraciones creadas por el proceso mecánico de la máquina, lo que lleva a la creación de estructuras Tree-Support que tienen un volumen mayor. Esto implica más tiempo de impresión y más consumo de material, que es la razón principal por la que los soportes para árboles no son tan populares como otras estructuras de soporte.

Conclusión

A estas alturas, creo que tiene una comprensión bastante sólida del funcionamiento interno de una máquina SLA y por qué casi siempre requieren soporte. En definitiva, se requieren soportes para poder despegar la película de FEP, que no es otra cosa que un material que se utiliza para curar la capa. Además, son necesarios para secciones de la impresión que de otro modo no tendrían una capa previa a la que adherirse.

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