Velocidad de impresión 3D frente a calidad; ¡La mejor configuración!

Todos queremos sacar lo mejor de nuestros modelos impresos en 3D, tanto en términos de calidad como de velocidad. El problema es que la mayoría de las veces, la calidad y la velocidad no van de la mano y encontrar el punto óptimo entre calidad y velocidad requerirá un poco de ensayo y error para cada impresora y tipo de filamento.

En este artículo, hablaré sobre el impacto que tiene la velocidad de impresión en la calidad de impresión, los problemas más comunes y cómo encontrar la mejor configuración.

¿La velocidad de impresión afecta la calidad de impresión?

La mayoría de las veces, la velocidad de impresión tiene un impacto significativo en la calidad de impresión. Como regla general, las velocidades de impresión lentas producen impresiones de mejor calidad. Es posible lograr tiempos de impresión rápidos sin perder calidad de impresión, pero eso dependerá del tipo de impresora 3D y la calidad de los materiales utilizados.

¿Por qué afecta la calidad de impresión?

El grado en que la velocidad de impresión afecta la calidad de su impresión estará ligado a la capacidad de la máquina para manejar esa velocidad determinada. La mayoría de las impresoras 3D de consumo no se fabrican pensando en tiempos de impresión rápidos. Estas máquinas suelen estar fabricadas con materiales baratos para que sean asequibles para todo el mundo. A medida que aumenta la velocidad de impresión, estas deficiencias de diseño y materiales son más notorias.

Los movimientos rápidos del extrusor generan una cantidad significativa de vibraciones y los resultados son impresiones de mala calidad. Las configuraciones Bowden tienen menos peso en la extrusora, por lo que son más estables y mitigan este problema. Una impresora 3D de buena calidad con una configuración Bowden puede lograr velocidades de impresión rápidas sin perder calidad.

Además de la calidad de la impresora 3D, debemos considerar los filamentos utilizados para imprimir. Incluso si la impresora 3D puede manejar una velocidad de impresión dada, el filamento solo puede derretirse tan rápido, lo que limita las tasas de flujo de extrusión. Diferentes tipos de filamentos impresos a la misma velocidad producen resultados dispares ya que poseen diferentes propiedades físicas y químicas.

Mejor configuración de velocidad para impresión 3D

En la impresión 3D, la mejor configuración varía para cada fabricante, ya que la configuración óptima depende de muchos factores, como el modelo de impresora 3D, el filamento y las condiciones ambientales.

Velocidad de impresión

La velocidad de impresión controla qué tan rápido se mueve la boquilla a través de la placa de construcción durante la impresión. Por lo general, las velocidades de impresión lentas producen resultados de mejor calidad, ya que las velocidades altas pueden provocar problemas de anillado y subextrusión. Para encontrar la mejor configuración de velocidad de impresión para su máquina, descargue esta Torre de prueba de velocidad .

En el enlace, encontrará todas las instrucciones sobre cómo configurar la Torre de prueba de velocidad impresión. Básicamente, esta prueba aumenta la velocidad de impresión a medida que la torre sube para que pueda ver la diferencia en la calidad de impresión a una determinada velocidad y determinar la mejor configuración para su impresora 3D.

Velocidad de retracción

La velocidad de retracción determina qué tan rápido la impresora retrae el filamento a través de la boquilla mientras cambia la posición de impresión. Esto se hace para evitar fugas de filamento. Si la velocidad de retracción se establece demasiado baja, verá hilos y manchas en sus modelos. Por otro lado, si la velocidad de retracción se configura demasiado alta, los engranajes impulsores que alimentan el filamento pueden dañar el filamento y alterar el flujo de alimentación.

Para averiguar la configuración de velocidad de retracción adecuada para su impresora, descargue esta Prueba de retracción . Imprima algunas pruebas, comenzando con una velocidad de retracción de 25 mm/s, y auméntela en 5 mm/s siempre que vea buenos resultados. La velocidad que produzca el resultado más limpio debe ser la velocidad de retracción óptima.

Velocidad de viaje

La velocidad de desplazamiento es la velocidad a la que se mueve la boquilla mientras no está extruyendo el filamento. Si la velocidad de desplazamiento es demasiado alta, los movimientos del cabezal de impresión pueden generar algunas vibraciones graves que provocan zumbidos o incluso problemas de cambio de capa.

Para obtener la configuración de velocidad de desplazamiento óptima para su impresora, descargue esta prueba (el mismo modelo utilizado para probar la velocidad de retracción). Para la primera impresión, utilice una velocidad de desplazamiento de 100 mm/s y, si la superficie se ve bien, puede repetir la impresión aumentando la velocidad de desplazamiento en 5 mm/s. Puede repetir el proceso hasta que vea defectos en la superficie.

Velocidad de impresión y duración de la impresión

Las altas velocidades de impresión pueden reducir drásticamente la duración de la impresión. Uso del Borrador de Cura perfil, corté un Benchy usando diferentes velocidades de impresión para ver cuánto disminuye la duración de la impresión. Estos son los resultados:

Velocidad de impresión	Duración de impresión
20 mm/s	164m
30 mm/s	114m
40 mm/s	90m
50 mm/s	76m
60 mm/s	66m
70 mm/s	60m
80 mm/s	55m
100 mm/s	49m
120 mm/s	45m
140 mm/s	42m

Como puede ver, los primeros incrementos de velocidad son los que tienen un mayor impacto en la reducción de la duración de la impresión. Esto sucede porque, dependiendo de la forma y el tamaño generales del objeto impreso, es posible que la extrusora no pueda alcanzar estas velocidades más altas.

Problemas que surgen al imprimir demasiado rápido

Adhesión de capa débil

Incluso si la impresora 3D puede manejar una alta velocidad de impresión, el filamento aún necesita tiempo para unirse correctamente. A medida que se coloca el filamento, debe adherirse a la cama de impresión y fusionarse con las otras capas para mantener la forma deseada. Si la impresora va demasiado rápido, el filamento no tiene tiempo para crear una unión fuerte, lo que da como resultado una adhesión de capa débil.

Cambio de capa

Al imprimir a alta velocidad, existe la posibilidad de que los motores de los ejes X, Y, Z fallen debido al exceso de tensión y extravíen una capa. Esto sucede porque los motores se ven obligados a moverse a una velocidad mayor de la que pueden manejar. El cambio de capa puede ocurrir gradualmente o como un gran desplazamiento.

Relleno débil, subextrusión

Si estamos imprimiendo demasiado rápido, es posible que la extrusora no pueda mantener el ritmo y termine extruyendo menos filamento de lo que el software cree que está extruyendo. Esta subextrusión generalmente produce un relleno débil y, por lo tanto, debilita la estructura general del objeto impreso en 3D, ya que puede romperse fácilmente. Podemos identificar este problema si vemos que las capas son demasiado delgadas y el relleno es fibroso.

Sonando

Cuando la impresora se mueve demasiado rápido y necesita hacer un cambio repentino de dirección, como en una esquina afilada, la inercia de la extrusora puede causar una cantidad considerable de vibraciones que provocan el zumbido. El timbre es un defecto visible de un patrón no deseado de líneas en la superficie del objeto impreso en 3D.

Puente

La alta velocidad de impresión puede disminuir la calidad del puente. Siempre que una impresión necesite conectar dos columnas con una extrusión de filamento suspendido (puente), el filamento necesita tiempo para adherirse a la capa anterior. Si el extrusor se mueve demasiado rápido, el filamento no podrá adherirse a tiempo para cerrar un espacio.

Otras formas de lograr tiempos de impresión más rápidos

Utilice una boquilla más grande

Con una boquilla de gran diámetro, sacrifica la calidad de los detalles a cambio de una menor duración de la impresión, ya que una boquilla más grande permite extruir más filamento a la vez.

Imprimir con una altura de capa más gruesa

Cuanto más gruesa sea la altura de la capa de su objeto impreso en 3D, menos capas necesitarán imprimirse para terminar su impresión. La desventaja de las alturas de capa más gruesas es la pérdida de resolución en su modelo.

Reducir el porcentaje de relleno y el número de proyectiles

Reducir el porcentaje de relleno y el número de proyectiles reduce la fuerza general de un objeto impreso en 3D. A medida que disminuimos estos ajustes, la cantidad de material extruido se reduce, por lo que obtenemos tiempos de impresión más rápidos.

¿El tipo de filamento afecta la velocidad de impresión?

El tipo de filamento utilizado para la impresión juega un papel importante en la velocidad de impresión. Las propiedades físicas y químicas varían para cada tipo de filamento y por tanto las velocidades de impresión recomendadas para cada uno de ellos.

Estas son buenas velocidades de impresión para algunos de los filamentos más utilizados:

Filamento	Velocidad
ASA	20/50 mm/s
ABS	40 / 80 mm/s
PETG	40 / 90 mm/s
PLA	30/90 mm/s
NAILON	40/60 mm/s
CADERAS	25 / 55 mm/s
TPU	10/30 mm/s

Tenga en cuenta que siempre debe verificar la bobina de filamento para obtener la mejor configuración de velocidad, ya que esta configuración puede cambiar según el fabricante.

¿Qué tan rápido puede imprimir una impresora 3D?

Como decía anteriormente, la velocidad máxima que puede alcanzar una impresora 3D depende de la calidad de sus componentes. Para las impresoras FDM de nivel de consumidor más comunes, la velocidad de impresión promedio es de alrededor de 40 mm/s a 80 mm/s, mientras que algunas mejores pueden alcanzar de 100 mm/s a 150 mm/s.

Me gustaría hacer una mención especial al proyecto VORON. Este es un proyecto no comercial que brinda a los usuarios la oportunidad de construir su propia impresora. Los planes son gratuitos y de código abierto y estas máquinas maravillosamente diseñadas pueden alcanzar velocidades de impresión impresionantes. La documentación de construcción es excelente y puede descargar el manual de ensamblaje desde su sitio web.

Configuración de velocidad de Ender 3 (Pro y V2)

Dado que la Ender 3 es una impresora tan popular, decidí realizar un par de pruebas de velocidad, así como algunos bancos y cubos de calibración a diferentes velocidades para averiguar qué tan rápido podía imprimir de manera confiable sin comprometer demasiado la calidad.

Así es como resultaron las impresiones (la cámara de mi teléfono no es la mejor para detectar el timbre y las imágenes fantasma, por lo que es posible que tengas que creer en mi palabra sobre cuál resultó mejor):

Prueba de velocidad:

Si bien puede que no sea tan obvio en la imagen, a 200 mm/s no hubo absolutamente ningún efecto fantasma y 40 mm/s fue muy similar. Sin embargo, a partir de 60 mm/s se pueden ver claramente más imágenes fantasma.

Al mirar la misma impresión desde los lados, la altura donde se imprimió a 20 mm/s y 40 mm/s también es un poco más suave que todas las demás partes.

Prueba de banco:

Si bien puede que no sea muy evidente en esta imagen, el Benchy impreso a 90 mm/s tenía un poco más de efecto fantasma y algunas pequeñas líneas de capa abultadas, pero la diferencia no fue tan notable como esperaba.

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