¿Por qué las impresoras 3D son tan lentas?

Imprimir un modelo detallado en una impresora 3D puede llevar mucho tiempo:dependiendo de su propia impresora y de los requisitos de su modelo, una sola impresión puede tardar más de 24 horas. Entonces, ¿por qué tarda tanto? ¿Qué impide que esta tecnología haga modelos en minutos? ¿Y qué puedes hacer para acelerar tus impresiones?

En este artículo, repasaré estas preguntas en detalle con la esperanza de que sean de utilidad para sus proyectos futuros.

Las impresoras 3D funcionan ensamblando capa sobre capa de material y, por lo tanto, tienen limitaciones físicas sobre la rapidez con la que se pueden depositar estas capas en el producto actual. Las impresoras basadas en filamentos necesitan depositar su material pulgada a pulgada con artilugios mecánicos, lo que tiende a hacerlas notablemente más lentas que algunas de las impresoras basadas en resina para impresiones más grandes, ya que las impresoras basadas en resina dependen de la luz y algunas pueden imprimir una capa completa en una vez.

Hay más factores a tener en cuenta al contrastar estas tecnologías. Sin embargo, hay algunas cosas que puede hacer para acelerar el proceso.

Impresoras FDM vs Resina

Mientras que otros métodos de construcción pueden tardar unos minutos en hacer una pieza, el método capa por capa que utilizan las impresoras 3D las hace inherentemente más lentas debido a las limitaciones físicas inherentes a la tecnología, tanto para el modelado por deposición fundida (FDM) como para la resina. Impresoras basadas.

Las impresoras FDM (modelado por deposición fundida) se basan en material termoplástico que se calienta, se extruye y se deposita en el modelo actual a través de una boquilla, que se mueve con precisión a través de un conjunto de piezas motorizadas.

Las impresoras a base de resina usan luz ultravioleta para curar un grupo de material de fotopolímero y crear objetos sólidos. También existen diferentes tecnologías para las impresoras de resina:la estereolitografía usa un solo láser que cubre un área pequeña dibujando la capa de manera análoga a las impresoras FDM, mientras que el procesamiento de luz digital (DLP) y la pantalla de cristal de luz (LCD) usan proyectores y pantallas LCD retroiluminadas para proporcionar la fuente de luz ultravioleta.

Explicar en detalle todas las diferencias con estas técnicas y cuándo y dónde es mejor usar una sobre la otra merece su propio artículo, pero para nuestro tema actual, la esencia es esta:

Las impresoras FDM necesitan mover piezas mecánicas pesadas (motores, boquillas, engranajes de extrusora, etc.) con una precisión increíble. Para mover y detener el mecanismo, se requiere mucha energía, pero incluso si algunas de las partes pudieran ir más rápido (como los motores), generalmente genera fuertes vibraciones que comprometerían los resultados. Además, dependiendo del material del filamento que esté utilizando, puede requerir más tiempo para derretirse, depositarse y solidificarse.

Por otro lado, las impresoras SLA son más rápidas que sus contrapartes FDM porque el láser se mueve más rápido que los motores paso a paso. Las impresoras LCD y DPL son incluso más rápidas, ya que imprimen capas completas a la vez. Esto se vuelve cada vez más notorio en piezas más grandes o más finamente definidas porque cada capa toma aproximadamente la misma cantidad de tiempo.

También vale la pena mencionar que una vez terminado el modelo, la resina residual debe limpiarse manualmente de la superficie de la pieza final, lo que genera tiempo y esfuerzo adicionales.

Además de los aspectos mecánicos de las propias impresoras, el software también influye en la velocidad de sus impresiones. La configuración del programa de corte puede significar la diferencia entre una impresión de 1 hora y una de 3 horas, y esto es algo en lo que puede trabajar para acelerar el proceso para la impresora 3D de escritorio promedio mientras está al tanto de las compensaciones que toma por su tiempo.

Cómo aumentar la velocidad de una impresora 3D

Se puede hacer mucho para aumentar la velocidad desde el software y vamos a cubrir las configuraciones principales para hacerlo. El resto del artículo asumirá que estamos tratando con una impresora FDM (a menos que se indique lo contrario), ya que son, en general, las más populares.

Velocidad de impresión

En los modelos FDM, la velocidad de impresión define la velocidad (en mm/s) a la que se mueve la extrusora. Esta configuración se puede modificar en todas las cortadoras y es uno de los principales parámetros que conducen a tiempos de impresión más bajos. No obstante, existen limitaciones mecánicas en cada impresora, lo que significa que no puede aumentar su velocidad de impresión indefinidamente sin sacrificar la calidad general de la pieza resultante. Existen otras limitaciones, como la velocidad a la que su extrusora puede derretir el plástico. La mayoría de las impresoras funcionan a unos 50 mm/s de forma predeterminada, pero dependiendo de las especificaciones, pueden alcanzar hasta 750 mm/s o incluso más. También vale la pena mencionar que las impresoras pueden funcionar a diferentes velocidades según la parte del modelo que la impresora esté imprimiendo actualmente.

Como referencia, estas son algunas cosas a tener en cuenta que están relacionadas con la velocidad de impresión:

1. Aumentando la velocidad de la pared exterior puede comprometer la calidad de la superficie, lo que significa que solo se recomienda cuando el aspecto general del modelo es de poca importancia.
2. Aumentando la velocidad en las paredes interiores y la velocidad de relleno puede afectar la resistencia y durabilidad de la pieza; si eso no le preocupa, acelerar este parámetro es una posibilidad.
3. Velocidad máxima/inferior es la velocidad a la que se imprimen las capas superior e inferior; comprometer estas capas puede ser problemático, por lo que se recomiendan velocidades más bajas para aumentar la confiabilidad del cierre de estas capas.
4. La velocidad de relleno de soporte determina la velocidad a la que se imprimen los soportes. Debido a que las estructuras de soporte generalmente no necesitan alta calidad, los valores más altos pueden ser una buena idea para acelerar el proceso.
5. Y velocidad de la interfaz de soporte es la velocidad a la que se imprimen los techos y fondos de soporte. Dado que estas capas pueden afectar la calidad de la superficie en contacto con ellas, se recomienda utilizar parámetros conservadores.

Velocidad de viaje

La velocidad de desplazamiento afecta la rapidez con la que se mueve el cabezal cuando no está extruyendo el filamento. Aumentarlo puede ahorrar mucho tiempo, pero puede generar problemas como el cambio de capa, que puede arruinar toda la impresión. La mejor manera de encontrar la velocidad de desplazamiento óptima para su máquina es encontrar la información de su fabricante y, lo que es más importante, como casi todos los ajustes de esta lista, juegue con los ajustes para algunas impresiones de prueba, aumentándolos lentamente hasta que encuentre la velocidad correcta. que no comprometerá sus proyectos. Los cinturones sueltos tienden a ser la razón principal de los cambios de capa, así que asegúrese de apretarlos regularmente.

Velocidad de retracción

En las máquinas FDM, esto afecta la rapidez con la que la impresora tira del filamento antes de que comience a moverse nuevamente. Si se deja demasiado lento, se producirá una formación de hilos, pero si se configura demasiado rápido, puede provocar que el filamento se estropee, lo que provoca daños en el extrusor y la pérdida del filamento, así como otros problemas, por lo que se recomienda realizar una prueba de impresión.

Reducción del relleno

El relleno es lo que hay dentro de las paredes internas del modelo impreso. Las rebanadoras usan diferentes patrones para llenar el volumen de los modelos 3D y diferentes patrones conducen a diferentes propiedades de tracción. Reducir el porcentaje de relleno conduce a impresiones más rápidas, menor consumo de filamento y piezas menos resistentes.

Este parámetro puede ir desde 0 % (lo que implica que no hay nada entre las paredes del modelo) hasta 100 % (las paredes están completamente llenas de material). Vale la pena mencionar que el beneficio marginal de aumentar esta configuración por encima del 30 % casi siempre no vale la pena el tiempo adicional.

Para las impresoras LCD o DPL que imprimen capas completas en cada iteración, el relleno realmente no afecta el tiempo que lleva hacer la pieza, pero para las impresoras FDM y SLA, este valor es uno de los principales impulsores de los tiempos de impresión y el consumo de filamento.

Reducir el número de conchas/muros

Las conchas son el número de capas que componen el contorno de la impresión. Aumentarlos hará que la pared exterior sea más gruesa y hará que su impresión 3D sea más fuerte. Si también planea lijar la impresión para que se vea mejor, siempre es una buena idea agregar un par de paredes adicionales.

Aumentar la altura de la capa

La altura de la capa define qué tan pequeña es cada capa en el eje Y y es el principal determinante de la precisión de los detalles y el aspecto general del modelo. Sin embargo, es uno de los principales impulsores del tiempo que lleva imprimir cualquier cosa. Si el acabado de una pieza es de poca importancia o si es lo suficientemente grande, elegir una capa de mayor altura es un truco útil para reducir el tiempo que se tarda en imprimir cualquier cosa.

Una impresión de alta calidad puede tomar valores de 0,1 mm o incluso inferiores. Sin embargo, tiene una relación inversa 1-1 con los tiempos de impresión:reducir la altura de la capa a la mitad duplicará el tiempo de impresión.

Minimizar el uso de soportes

En FDM, cada capa debe depositarse encima de algo, ya sea la superficie de la placa de construcción u otra capa de filamento. Si el modelo tiene secciones en las que algunas capas comenzarían a imprimirse en el aire, todo el proceso fallaría.

Los soportes pueden llevar mucho tiempo y, a veces, son inevitables, pero es posible que se sorprenda de lo mucho que puede lograr con algunos trucos:rotar y ajustar el modelo para permitir que se imprima sin necesidad de soporte, o simplemente reducir la cantidad de apoyo necesario puede reducir significativamente la cantidad de tiempo. Como regla general, intente rotar el modelo para minimizar la superficie con ángulos de más de 45 grados.

Capas adaptables

En pocas palabras, las capas adaptables permiten imprimir con alturas de capa variables, lo que permite que su cortadora lo reduzca automáticamente cuando se requieran detalles más finos o lo aumente cuando la forma de una sección lo permita. Imprimir con esta configuración le permite acelerar el proceso sin sacrificar demasiado la calidad; sin embargo, tiene sus limitaciones:si necesita una pieza con muchos detalles por todas partes o si intenta imprimir dos objetos diferentes al mismo tiempo, las capas adaptativas pueden ser perjudiciales para la impresión en su conjunto. Puede leer más sobre las capas adaptables aquí.

Velocidad de las impresoras 3D hoy

En el mercado de impresión 3D actual, la gran mayoría de las impresoras imprimen a una velocidad de alrededor de 40-50 mm/s, y los modelos más refinados pueden alcanzar hasta 120-150 mm/s; sin embargo, ya hay modelos que pueden llegar a velocidades más altas:¡algunas impresoras Voron han llegado hasta los 1000 mm/s! (pero sigue siendo duro, por decir lo menos). El mercado de las impresoras 3D está en constante evolución a un ritmo muy alto y podemos esperar futuros avances tecnológicos que permitirán impresiones más rápidas y fiables.

Conclusión

Hay mucho que tener en cuenta a la hora de calcular los tiempos de impresión de nuestras piezas. No solo es importante la tecnología de impresión y la máquina en sí, sino también la configuración que elijamos en nuestra cortadora preferida. Estos dependen no solo de la forma y el volumen de un modelo sino también de los detalles estéticos deseados y los requisitos físicos que necesitamos.

La velocidad a la que mejoran las impresoras para aficionados es asombrosa e incluso podría llegar un día en que no tengamos que saber nada sobre la configuración adecuada de una impresión. Mientras tanto, debemos seguir jugando con la configuración para ahorrar un minuto más sin comprometer la calidad de una impresión. ¡Para algunos de nosotros, este es uno de los aspectos más divertidos e interesantes de esta profesión!

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