Soluciona clics, deslizamientos y saltos del extrusor: Guía paso a paso

Los extrusores son una parte clave de la impresora. Son responsables de empujar el filamento a través de la boquilla. Junto con el hotend componen el sistema de extrusión. Aunque hay muchos diseños, el más común está compuesto por un motor, un engranaje de arrastre y una rueda tensora o un segundo engranaje (en diseños de doble engranaje) con un resorte que lo empuja contra el engranaje principal para agarrar el filamento.

Los extrusores saltan pasos, patinan o hacen ruidos de clic cuando no pueden empujar suficiente plástico a través de la boquilla. Esto puede deberse a una boquilla parcial o totalmente obstruida, la boquilla demasiado cerca de la cama, temperatura de extrusión baja, filamento enredado, problemas con los tubos PTFE, tensión incorrecta en el resorte del tensor o simplemente porque estás exigiendo a la impresora más allá de sus capacidades.

¿Qué causa que el extrusor salte y cómo solucionarlo?

Hay múltiples razones por las que un extrusor podría saltar pasos, y probablemente la más simple (que me pasa a menudo) es una boquilla obstruida. Pero veamos todas las razones y cómo solucionarlas:

Filamento enredado

El filamento enredado es un problema simple que se pasa por alto comúnmente y puede arruinar una impresión. Si el carrete no está enrollado uniformemente mientras el extrusor lo desenrolla, se puede formar un nudo y bloquear el sistema. Para prevenir esto, siempre debes comprar de marcas que enrollen sus carretes uniformemente o rebobinarlos tú mismo. Otro consejo importante es nunca dejar el extremo suelto, para que el carrete permanezca siempre bien enrollado.

Fallo del tubo PTFE

Tu impresora puede tener uno, dos o ningún tubo PTFE dependiendo de si tienes un extrusor Bowden o Direct Drive y un hotend revestido o totalmente metálico.

Los tubos Bowden dirigen el filamento desde el extrusor al hotend restringiendo el camino para que pueda ser empujado o tirado desde lejos. Cuanto más ajustadas sean las tolerancias, mejor para la precisión, pero tolerancias más ajustadas también aumentan las probabilidades de que el filamento se atasque.

Lo primero que debes comprobar si tienes un tubo Bowden es que el filamento se deslice fácilmente a través de él.

• Desconéctalo del hotend e intenta mover el filamento manualmente.
• Si fluye libremente, el problema no está ahí.

A veces los extrusores Direct Drive también tienen un tubo PTFE para guiar el filamento hacia el extrusor. En esos casos, las tolerancias internas no son tan importantes ya que solo es una guía para que el filamento no divague. Puede bloquearse de la misma manera y debe ser lo primero a comprobar.

Con filamentos PVA, PVOH y otros solubles, la absorción de humedad del aire puede causar atascos dentro del tubo PTFE. El filamento se vuelve pegajoso e hinchado, por lo que es una buena práctica secar cuidadosamente estos filamentos antes de usarlos.

En algunos diseños (pero nunca en hotends totalmente metálicos) el tubo PTFE puede ir directamente al hotend y tocar la boquilla.

• Comprueba que la punta del tubo no esté deformada o quemada.
• Si tienes un tubo Bowden largo, puedes simplemente cortar la parte dañada y reinsertarlo.
• Usa una cuchilla afilada e intenta cortar lo más perpendicular posible para obtener un borde limpio.
• Si el tubo es corto o ya lo has cortado antes, puede ser mejor reemplazarlo por completo.

Este problema también puede encontrarse con revestimientos internos del barrel (cañón). Cortar el tubo en este caso no es una posibilidad, así que debes reemplazarlo.

En extrusores Direct Drive, a veces el revestimiento queda atrapado entre los engranajes y se aplasta bloqueándose. A veces puedes presionar el revestimiento desde los lados y hacerlo redondo de nuevo, pero en la mayoría de los casos es mejor reemplazarlo por completo.

Portacarretes creando demasiada fricción

Los portacarretes deben permitir que el carrete gire libremente mientras el extrusor tira del filamento para desenrollarlo. La fricción añadida por el portacarretes quita fuerza de empuje al extrusor. Comprueba tu portacarretes para asegurarte de que el carrete gira con poco esfuerzo al tirar del filamento. Si tu portacarretes tiene rodamientos, comprueba que giren libremente. A veces el portacarretes se puede mejorar, y se puede comprar una mejor alternativa o incluso imprimirla.

Boquilla demasiado cerca de la cama de impresión

La altura de la primera capa es uno de los ajustes más cruciales para impresiones exitosas. Si la boquilla está demasiado lejos, la primera capa no se adhiere y si está demasiado cerca, la primera capa se aplastará.

Si notas que los problemas con el extrusor ocurren principalmente durante la primera capa, la mejor suposición es que la primera capa está demasiado cerca y el hueco por el que el extrusor debe empujar el plástico se vuelve demasiado estrecho, aumentando la fuerza requerida más allá de la capacidad de la máquina. Esto puede llegar al extremo de que no salga ningún plástico.

Si la cama no está nivelada, esto puede ocurrir solo en algunos lugares y no en otros. En ese caso, puede no ser un problema de altura incorrecta de la primera capa sino de nivelación de la cama.

El Z-offset es el ajuste que le dice a la impresora la diferencia entre la altura Z del homing y la altura real de la punta de la boquilla. Esto es muy importante porque quieres que la máquina sepa exactamente dónde está el Z0. Si, por ejemplo, estás desviado 0.1 mm cuando intentas imprimir una primera capa de 0.2 mm, en realidad obtendrás una separación de 0.3 mm de la cama y ciertamente tendrás problemas de adherencia. Dependiendo de si tienes un sistema de nivelación automática o solo un interruptor de homing estándar, el proceso será ligeramente diferente.

Para resolver esto con los mejores resultados, es aconsejable usar una galga de espesores (feeler gauge). Con esta herramienta podrás conocer con precisión la separación entre la boquilla y la cama. Una segunda opción sería una hoja de papel blanco. El papel estándar de 70 g/m² tendrá un grosor de 0.09 mm y el de 80 g/m², 0.1 mm.

Cómo ajustar el Z-offset:

1. Asegúrate de que tu cama esté nivelada y limpia.
2. Asegúrate de que la boquilla esté limpia y no tenga goteos.
3. Calienta la boquilla y la cama a temperatura de impresión.
4. Haz homing en Z y mueve la boquilla aproximadamente al centro de la cama.
5. Baja o sube la boquilla manualmente para que la galga o el papel con grosor conocido apenas se deslice entre la cama y la boquilla.
6. Toma nota de la altura Z final.
7. Ve a la configuración de Z-offset e ingresa la altura Z final anotada previamente menos el grosor de la galga. Por ejemplo, si la altura final fue -1.30 mm, el Z-offset debería ser -1.4 mm si el grosor era 0.1 mm. Lo mismo para un valor positivo como 1.10 mm menos el grosor de 0.1 mm del papel o galga, el Z-offset debería ser 1.00 mm.
8. Guarda la configuración en la máquina.
9. Para verificar que has establecido correctamente la altura Z, haz homing en Z nuevamente y mueve manualmente al grosor de la galga (ej.: 0.1 mm). Debería deslizarse apenas en el hueco.

El Z-offset también se puede ingresar en el laminador y con comandos GCODE. En Marlin sería M206, pero ten en cuenta que el signo se invierte. Un valor positivo bajará la boquilla y uno negativo la subirá. Recuerda guardar la configuración en la EEPROM antes de apagar la máquina, de lo contrario tendrás que ingresarla cada vez que la enciendas.

Una vez que hayas configurado esto correctamente, deberías obtener una primera capa perfecta. Si sigues teniendo problemas de extrusor o adherencia, probablemente haya algo más que arreglar.

Temperatura de extrusión demasiado baja

Cuando la temperatura de la boquilla es demasiado baja, el plástico puede ser demasiado viscoso para pasar o puede no fundirse del todo. El extrusor tendrá que ejercer demasiada fuerza y hará clic o molerá el filamento. Las temperaturas deben establecerse para cada filamento según las especificaciones del fabricante y ajustarse finamente para obtener los mejores resultados. También es posible aumentar la temperatura unos grados para imprimir más rápido si el extrusor no puede seguir el ritmo, pero dentro de un rango sensato. Si te pasas, la calidad de impresión puede disminuir drásticamente o el polímero incluso puede quemarse. Cada impresora tiene algún error en la lectura, por lo que la temperatura de impresión puede no ser la misma para un carrete de filamento dado.

Boquilla obstruida

Las boquillas son básicamente una pieza de metal con un orificio para recibir filamento y otro orificio más pequeño por donde se empuja el plástico fundido. El pequeño orificio de salida es propenso a obstruirse, especialmente con los más pequeños. Una obstrucción se forma por sólidos que no se pueden fundir y, por consiguiente, no se pueden empujar hacia afuera. Pueden ser plástico que se carbonizó o algún otro material que entró en la boquilla y no debía.

Para evitar que el plástico se carbonice, debes ceñirte a las temperaturas recomendadas por el fabricante del filamento y apagar el hotend cuando no esté en uso. Si el hotend se mantiene a alta temperatura durante un período prolongado sin extruir, el plástico fundido en su interior puede empezar a caramelizarse y carbonizarse. Esta reacción química cambia las propiedades físicas del material impidiendo que pase a fase líquida.

Otro problema que puede causar no apagar el extrusor es que el filamento dentro del hotend puede recocerse (annealed). Esto significa que la estructura interna del polímero cambia y requiere significativamente más calor para fundirse.

Los sólidos extraños pueden provenir de muchas fuentes. Hace unos años hubo muchos casos de pequeñas piezas de metal u otras impurezas dentro del filamento que eran lo suficientemente grandes como para crear un tapón dentro de la boquilla. Hoy en día esto no debería ser un problema si compras filamento de calidad razonable. Otra fuente que se pasa por alto comúnmente es la acumulación de polvo en el rollo de plástico. Un poco de polvo no causa daño, pero si usas constantemente filamento polvoriento, puede acumularse dentro de la boquilla y causar problemas.

Mantener tus rollos de filamento limpios e instalar un trozo de espuma para limpiar cualquier residuo que pueda estar pegado antes de entrar al hotend evitará problemas futuros.

Cómo identificar una boquilla obstruida:

Una obstrucción total es fácil de identificar. Si la boquilla está a la temperatura correcta y has descartado cualquier bloqueo en el tubo PTFE o el orificio del cold end y no puedes empujar manualmente plástico fuera de la boquilla, está casi con seguridad obstruida.

Una obstrucción parcial no es fácil de detectar si no sabes qué buscar porque el plástico sí sale. Una forma de averiguarlo es observar cómo sale el plástico. Debe ir más o menos recto hacia abajo y ser perfectamente redondo. Cuando hay una obstrucción parcial, generalmente se enrolla y tiene una forma irregular.

Cómo desobstruir una boquilla:

Si encontraste que tu boquilla tiene una obstrucción, hay un método que puede limpiarla sin desmontar. Este método se llama cold pull (tirada en frío) porque básicamente consiste en calentar la boquilla a baja temperatura y jalar el filamento hacia afuera esperando que lo que causa el bloqueo salga con él.

Puede ser buena idea usar una aguja fina como las de acupuntura para pinchar dentro de la boquilla mientras está a temperatura de impresión para empujar la obstrucción antes de hacer un cold pull.

Para realizar un cold pull:

1. Calienta la boquilla a temperatura de fusión.
2. Establece el calentador a 100°C y mantén presionado el filamento hasta que se enfríe a esa temperatura.
3. Tira firmemente del filamento mientras sostienes el carro. Ten cuidado de no quemarte con el hotend que estará caliente.
4. Observa cuidadosamente la punta del filamento. Idealmente, verás un cono en el extremo con algo de suciedad en él. Si no ves un cono y tu filamento se estiró, intenta repetir con 95°C en lugar de 100°C.
5. Repite los pasos 1 a 4 hasta obtener un cono limpio en la punta.

Si un cold pull no limpió la obstrucción, probablemente necesitarás desmontar el hotend. Dependiendo del modelo de hotend que tengas, el proceso puede ser diferente, pero para la mayoría puedes arreglártelas con una llave ajustable para sostener el bloque calentado y una llave de tubo del tamaño adecuado para desenroscar la boquilla.

Debes tener mucho cuidado al realizar esta operación porque la conexión entre el bloque calentado y el disipador de calor es un tubo muy delgado y frágil. El tubo es delgado porque, al haber poco material para conducir calor, actúa como heat-break (ruptura térmica). El desmontaje debe hacerse preferiblemente con el calentador encendido para que cualquier material dentro o que pueda haber filtrado esté fundido y no una las piezas.

Una vez que hayas desmontado el hotend, podrás ver si la obstrucción está en la boquilla o arriba en el barrel. Si puedes empujar plástico con la boquilla quitada, una solución rápida será reemplazar la boquilla o intentar limpiarla con otros métodos fuera de la máquina. El barrel también puede quitarse y reemplazarse si está bloqueado.

Para volver a montar el hotend, consulta las instrucciones del fabricante. Algunas cosas a vigilar que se aplicarán a la mayoría de modelos:

1. Asegúrate de apretar la boquilla contra el barrel y no contra el bloque calentado para que haya un sello hermético entre ellos.
2. Usa pasta térmica para mejor rendimiento y anti-gripado en las roscas.
3. No aprietes demasiado la boquilla, especialmente las de latón, ya que se rompen fácilmente y quitar los hilos rotos del bloque calentado puede ser un desafío.
4. El apriete final debe hacerse a temperaturas de impresión. Ten mucho cuidado de no quemarte.

Tensión del resorte del filamento demasiado apretada o floja

La tensión que empuja la rueda tensora contra el filamento para presionarlo contra el engranaje de arrastre debe ser la justa para agarrarlo. Si está demasiado floja, el engranaje de arrastre girará libremente o molerá el filamento creando una depresión que hará que el filamento sea aún más difícil de empujar.

Habiendo descartado otros problemas como obstrucciones o temperatura demasiado baja, intenta apretar el resorte en el extrusor. Si ya se ha creado un bulto, debes sacar el filamento, cortar la parte desgastada y reinsertarlo. Cuando el resorte está demasiado apretado, el filamento se aplastará o tendrá surcos muy profundos de los dientes del engranaje. Esto añadirá fricción extra al sistema que incluso puede detener el motor paso a paso. Si este es tu caso, intenta disminuir la tensión.

Ten en cuenta que cambiar la tensión del resorte en el extrusor puede cambiar ligeramente la tasa de alimentación (feed rate). Después de ajustar la tensión, comprueba que la impresora no esté sub- o sobre-extruyendo y ajústalo en el software según corresponda.

En extrusores de doble engranaje, este ajuste es más permisivo ya que la tensión solo debe ser suficiente para que los engranajes engranen. Comprueba si el fabricante tiene alguna recomendación sobre el tensor y síguelas. Para extrusores de doble engranaje, la tensión está más en el lado flojo que en el apretado.

Engranajes del extrusor sucios o residuos atrapados en el engranaje de arrastre

Los engranajes del extrusor pueden ensuciarse con el tiempo y disminuir la eficiencia de arrastre, especialmente los de dientes finos. Una mala tensión del resorte en la rueda tensora o engranaje impulsado puede acelerar este proceso, pero no siempre indica que debas ajustarlo. Comprueba si hay polvo acumulado o residuos del filamento alrededor del engranaje de arrastre y dentro de los dientes.

Para limpiar los engranajes del extrusor:

1. Usa aire comprimido
2. Pásales un cepillo pequeño.
3. Si el engranaje está muy sucio, puedes desmontar el extrusor, sacar los engranajes y darles un cepillado a fondo.

Asegúrate de que la impresora no esté funcionando antes de meter nada dentro o manipular las partes móviles. Las cerdas de alambre de acero pueden ser demasiado duras para algunos engranajes; se prefieren cepillos de latón o nailon. Generalmente, los engranajes de arrastre se pueden soltar aflojando un pequeño tornillo Allen. Al volver a poner los engranajes, comprueba si hay un plano en el eje. Si lo hay, aprieta el tornillo en él.

El extrusor no puede seguir el ritmo de la velocidad de la impresora

La comunidad de impresión 3D empuja continuamente a las máquinas a imprimir más rápido y los fabricantes siguen haciendo mejoras y nuevas impresoras para seguir el ritmo. Actualizar una parte de una máquina puede crear cuellos de botella en otras partes y los extrusores de vieja generación suelen ser los culpables. Al imprimir más rápido, la máquina no solo tiene que mover los ejes X, Y y Z más rápido, sino que el extrusor tiene que ser capaz de empujar más plástico fuera de la boquilla. Esto también puede ocurrir al imprimir capas gruesas.

Aumentar la temperatura de impresión puede ser una solución simple que funciona bien cuando la velocidad de impresión es constantemente alta, pero puede traer más problemas con modelos que tienen detalles finos que hacen que la impresora se ralentice en algunas partes. Si la temperatura es demasiado alta y la impresora se ralentizó, el plástico se fundirá demasiado y la calidad de impresión se verá comprometida. En una situación extrema, el plástico puede carbonizarse y obstruir la boquilla.

La mejor solución es conseguir un mejor extrusor o una boquilla de alto flujo. Hay algunos reemplazos directos realmente buenos, como las boquillas CHT de alto flujo, que pueden aumentar la capacidad de tu extrusor sin cambiar nada más.

Al imprimir con boquillas de mayor diámetro, las fuerzas disminuyen pero las velocidades de extrusión aumentan. En este caso, verás que el motor salta pasos o incluso se detiene porque no puede seguir el ritmo. Para solucionar esto, necesitarás reemplazar el extrusor o bajar las velocidades de impresión.

Puedes bajar la velocidad a un ajuste bajo como 25 mm/s e intentar aumentarla de 5 o 10 mm/s cada vez para obtener la velocidad más alta que no presente problemas.

Corriente del driver del motor del extrusor mal calibrada

Los motores del extrusor suelen ser steppers (paso a paso) y, a diferencia de los motores DC, tienen más de dos cables y requieren corrientes conmutadas para rotar. La pieza de electrónica que se encarga de la conmutación se llama driver de stepper. Los más comunes en máquinas antiguas se llamaban Pololu y se basaban en un chip Allegro 4988. Estos chips y otros más antiguos usan un potenciómetro para ajustar la corriente pico que circula por las bobinas del motor.

Cuando la corriente es demasiado baja, el motor no proporciona suficiente par para que la máquina funcione correctamente. Cuando la corriente está demasiado alta, el motor funcionará extremadamente caliente y puede reducir drásticamente su vida útil o incluso quemarse. Para ajustar esta corriente, debes tener al menos algunos conocimientos de electrónica y las herramientas correctas.

Consulta la documentación del fabricante sobre cómo configurar correctamente el Vref (voltaje de referencia), ya que puede ser diferente para cada uno.

No recomendaría manipular la electrónica de la máquina ya que este problema no es común en máquinas que no son DIY y corres el riesgo de dañar tu máquina permanentemente.

Para acceder a la electrónica, necesitas acceder al gabinete principal donde puede haber tensión de red; no lo abras a menos que sepas lo que haces y los riesgos involucrados.

Conectores sueltos o cables rotos también pueden afectar el rendimiento de los steppers. Comprueba si hay cables o conexiones sueltas que puedan estar creando problemas.

Conclusión

Los problemas con los extrusores son bastante comunes, pero si revisas la lista comprobando problemas en orden, lo más probable es que los encuentres y resuelvas. Recomendaría abordarlos en este orden:

1. Filamento enredado; fácil de detectar y solucionar.
2. Fallo del tubo PTFE.
3. Portacarretes creando demasiada fricción.
4. Boquilla demasiado cerca de la cama de impresión.
5. Temperatura de extrusión demasiado baja.
6. Boquilla obstruida.
7. Tensión del resorte del filamento demasiado alta o floja.
8. Engranajes del extrusor sucios.
9. El extrusor no puede seguir el ritmo de las velocidades de impresión.
10. Driver del motor del extrusor mal calibrado.

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