Estructuras de soporte de impresión 3D:lo clave que necesita saber

Muchos profesionales de AM consideran que las estructuras de soporte son un mal necesario y esperan el día en que la tecnología de impresión las haga innecesarias. Sin embargo, su aplicación inteligente abre una amplia gama de oportunidades para imprimir modelos complejos que de otro modo no serían posibles. Por ejemplo, con las estructuras de soporte adecuadas, ahora es posible producir una pieza frontal sofisticada para un automóvil deportivo en una sola tirada.

Las estructuras de soporte, como su nombre lo indica, apoyan su pieza durante todo el proceso de impresión, asegurando que cada elemento pueda imprimirse de manera limpia y precisa, sin deformaciones causadas por la flacidez. Proporcionan una plataforma estable en la que se pueden imprimir más capas y garantizan que la pieza permanezca firmemente adherida a la cama de impresión durante todo el proceso.

Independientemente de los métodos de impresión 3D que utilice su operación, tendrá que considerar las estructuras de soporte como parte del proceso como un punto, por lo que en el tutorial de hoy veremos los elementos de soporte requeridos durante los procesos de impresión más utilizados y cómo utilizarlos de forma eficaz.

Ahora, veamos qué estructuras de soporte serán necesarias para los diferentes métodos de impresión:

Sinterización selectiva por láser y inyección de aglutinante

No se requerirán estructuras de soporte al imprimir con estas tecnologías. Durante el proceso de impresión, la propia cama de polvo proporciona soporte para el modelo, después de lo cual se puede levantar y limpiar. Para minimizar el desperdicio de material, asegúrese de construir orificios de escape en su diseño terminado, de modo que cualquier exceso de polvo en el interior de la pieza se pueda eliminar durante el posprocesamiento.

Sinterización directa por láser de metales

Aunque DMLS utiliza un lecho de polvo de la misma manera que SLS, se seguirán necesitando estructuras de soporte para garantizar que la pieza permanezca unida de forma segura al lecho de impresión. También ayudarán a prevenir cualquier deformación y garantizarán que el calor se disipe correctamente, algo esencial para las altas temperaturas que se utilizan en DMLS.

La orientación óptima de la pieza es clave aquí y puede ayudar a minimizar la necesidad de estructuras de soporte al evitar voladizos. Como regla general, cualquier voladizo con un ángulo inferior a 45 ° requerirá una estructura de soporte, así que considere esto al determinar el ángulo de impresión ideal. Como beneficio adicional, esto también puede ayudar a minimizar las capas visibles en la pieza terminada.

Idealmente, la necesidad de estructuras de soporte debe minimizarse con cualquier proyecto DMLS, ya que pueden resultar bastante difíciles de eliminar y, a menudo, requieren corte de alambre o mecanizado CNC para lograr un resultado profesional. Si resultan inevitables, las estructuras de soporte offset generalmente serán más fáciles de quitar, ya que pueden reducir el número de superficies que deben cortarse al retirar la pieza de la cama de impresión.

Modelado de deposición fundida

Para la impresión FDM, se requerirá soporte para cualquier voladizo de más de 45 ° y cualquier puente de más de 5 mm. En términos de las estructuras de soporte reales, se ha convertido en una práctica común utilizar materiales de soporte especialmente diseñados, que se agregan a la construcción durante la impresión a través de una extrusora separada. Una vez que se completa la impresión, simplemente se disuelven en agua o en un producto químico adecuado. Este proceso tiene la ventaja de ser totalmente manos libres y significa que no será necesario lijar ni pulir más para eliminar las marcas que normalmente quedan cuando se retiran las estructuras de soporte. Sin embargo, requiere el uso de una impresora de varios cabezales, y la disolución completa de los soportes suele llevar varias horas.

Alternativamente, ciertos materiales de soporte están diseñados para separarse simplemente de la pieza terminada, sin la necesidad de un baño de agua o químico. Esto es potencialmente más rápido, pero la eliminación de las estructuras de soporte deberá tenerse en cuenta en el diseño de la pieza para garantizar que se puedan quitar de forma limpia, sin dejar material.

Los dos materiales solubles más comunes para las estructuras de soporte FDM son el alcohol polivinílico (PVA) y el poliestireno de alto impacto (HIPS). El PVA se disuelve en agua, pero hay que tener en cuenta que es bastante susceptible a los cambios de temperatura, lo que puede afectar al tiempo que tarda en disolverse e incluso provocar bloqueos en el cabezal de la impresora. HIPS, por otro lado, se ve menos afectado por la temperatura y se disuelve en limoneno (un limpiador doméstico fácilmente disponible) en lugar de agua. Si planea usar HIPS, asegúrese de tener en cuenta el costo del limoneno en su presupuesto, ya que podría convertirse en un gasto continuo significativo, dependiendo de sus volúmenes de impresión.

Estereolitografía

Las estructuras de soporte siempre son necesarias cuando se imprime con SLA, tanto para evitar áreas deformadas como para asegurar que su pieza permanezca correctamente adherida a la cama de impresión hasta que esté completa. La buena noticia es que los soportes son bastante fáciles de eliminar en comparación con otros procesos y, por lo general, se pueden eliminar sin problemas. Tenga en cuenta que la orientación correcta de la pieza puede limitar la cantidad de estructuras de soporte que se necesitan durante una impresión SLA. Alternativamente, es posible imprimir una pieza como varias piezas individuales que luego se pueden recortar o pegar, minimizando o eliminando la necesidad de soportes.

Como las piezas SLA son considerablemente más delicadas que las piezas producidas con otros métodos, utilice un enfoque delicado al lijar las marcas dejadas por las estructuras de soporte. Como alternativa al lijado, considere un chorro de cuentas ligero como una forma de lograr un acabado liso y limpio.

Inyección de material

Al imprimir con chorro de material, todos los voladizos requerirán materiales de soporte, independientemente del ángulo. Sin embargo, estos soportes son mucho más fáciles de quitar que con otros métodos y, por lo general, pueden simplemente cortarse después de la impresión, con relativamente poco lijado y pulido para eliminar las marcas que queden.

Finalmente, algunas pautas generales a tener en cuenta:

• Considere qué áreas de la pieza deben ser más visibles (p. ej., las partes de un prototipo que serán vistas más por su público objetivo) y evite colocar soportes allí. para asegurarse de que se vean lo más limpios y atractivos posible.
• Evite las estructuras de soporte redundantes, ya que estas solo servirán para aumentar el tiempo de impresión y generar desperdicio de material
• Verifique que todas las estructuras de soporte sean accesibles después de la impresión. Cualquier soporte que sea difícil de alcanzar será difícil de quitar limpiamente.
• Recuerde que las áreas internas de un modelo también pueden requerir estructuras de soporte, así que considere cómo se eliminarán después de la impresión. Puede ser necesario dividir el diseño en dos partes que se pueden imprimir por separado y luego pegar.
• No coloque estructuras de soporte en estructuras delicadas o en cualquier lugar con detalles finos, ya que esto puede provocar una pérdida de detalles cuando se eliminan
• Algunas impresoras tienen la posibilidad de agregar estructuras de soporte automáticamente. Alternativamente, puede agregarlos en su plataforma de software preferida, ya sea a mano o utilizando una herramienta integrada que calcula dónde se requerirán los soportes. Considere el nivel de control que desea sobre sus estructuras de apoyo antes de tomar una decisión.
• Invierta en un juego de alicates de punta fina y cortadores al ras de calidad, ya que esto facilitará mucho la extracción de las estructuras de soporte. Use alicates donde las piezas pueden simplemente romperse y cortadores para los soportes que requieren más precisión para lograr un resultado limpio. Algunas personas prefieren usar un cuchillo para este propósito, o para quitar soportes muy pequeños, aunque tenga en cuenta que esto puede rayar materiales más delicados, así que trabaje con cuidado
• Al suavizar las marcas dejadas al retirar las estructuras, lije con cuidado para evitar cambios dimensionales no deseados. Puede encontrar más información sobre el lijado en nuestro último tutorial.

Al trabajar con estructuras de soporte de cualquier tipo, la regla más importante es tener precaución y trabajar con cuidado. Si hace esto cuando agrega soportes en su software CAD y cuando los retira durante la etapa de posprocesamiento, obtendrá excelentes resultados en sus impresiones 3D.