Tipos de extrusores 3D y Hotend

En este artículo vamos a hablar de los tipos de extrusores y HotEnd más habituales en el mundo de la impresión 3D. Antes de empezar conviene aclarar que todo lo citado es fruto de nuestra experiencia utilizando siempre productos de primeras marcas, como los productos de E3D Online, una empresa de componentes de impresoras 3D de alta calidad especializada en extrusores, HotEnd y boquillas. Este matiz es necesario ya que si se utilizan extrusores y HotEnd de baja calidad puede darse el caso de que no se cumplan las características que comentamos a continuación.

La función principal del extrusor es mover el filamento desde la bobina hasta el HotEnd de la manera más precisa y a la velocidad adecuada para la impresión 3D, pero existen diferentes clasificaciones de los extrusores. En este post analizaremos las principales.

Tipos de extrusoras según el accionamiento

Dentro de las extrusoras existen dos tipos según el tipo de accionamiento:Directo y Bowden. En el extrusor directo, como su propio nombre indica, el filamento va directamente desde el piñón del extrusor hasta el HotEnd. Incluso hay sistemas en los que estas dos partes van juntas, como en el Titan Aero.

Imagen 1:Extrusora Titan Aero. Fuente:E3D

En las extrusoras Bowden, por el contrario, la conexión con el HotEnd es a través de un tubo de PTFE por el que pasa el filamento.

Extrusoras directas

Imagen 2: Extrusoras directas

Ventajas :

• Imprime materiales flexibles, tanto PLA Soft o TPU, como TPE (FilaFlex) en 1,75 mm y 2,85 mm.
• Imprime todo tipo de materiales sin problemas, independientemente de la abrasión que presenten determinados filamentos. Para imprimir materiales abrasivos en 3D, por ejemplo grafeno, recomendamos usar Olsson Ruby Nozzle, una boquilla de latón con la punta de rubí que tiene una vida casi infinita.
• Este sistema necesita longitudes de retracción cortas para obtener buenas impresiones en 3D, lo que reduce la probabilidad de atascos. Para saber más sobre la retractación consulte el artículo del siguiente enlace.

Desventajas :

• Inercia considerable en el eje por el que se mueve el extrusor y el HotEnd. Este factor se incrementa cuando se quiere realizar impresiones 3D a altas velocidades al tener que mover el peso de todo el conjunto (extrusora, motor extrusora y HotEnd), especialmente si la impresora 3D tiene varias extrusoras.
• Problemas de temperatura en el motor eléctrico de la extrusora. En las impresoras 3D cerradas y con cámara templada se pueden alcanzar temperaturas en el motor del extrusor que afecten al rendimiento de funcionamiento.

Extrusoras Bowden

Imagen 3: Extrusor Bowden

Ventajas :

• Bajas inercias en el eje de desplazamiento del HotEnd. En el sistema Bowden, al estar anclados el extrusor y el motor del extrusor al chasis de la impresora 3D, se reducen mucho las inercias en el movimiento para realizar la impresión. Esto permite una impresión muy rápida y de alta calidad.
• Alto poder de arrastre del filamento. La mayoría de impresoras 3D que utilizan este sistema extrusor (BCN Sigmax, 3NTR-A2) cuentan con un juego de piñones (grupo reductor) que aumenta el par de arrastre del filamento, pudiendo así mover bobinas más grandes de lo normal.

Desventajas :

• Problemas de impresión con filamentos flexibles de 1,75 mm de diámetro. Esto se debe a que al ser un filamento flexible no es posible mantener constante la presión en el filamento a lo largo del tubo Bowden de PTFE hasta el HotEnd que canaliza el filamento. En los sistemas Bowden de 2,85 mm, sin embargo, es posible imprimir los filamentos flexibles a baja velocidad.

Tipos de HotEnd según el diámetro del material

El HotEnd se encarga de fundir el filamento para hacer la pieza deseada. Configura el tipo de HotEnd (V6 o Volcano) y la boquilla en función del diámetro del material, según el tipo de pieza, calidad y acabado que se quiera obtener. Clasificamos los extrusores en los tipos V6 y Volcano y luego mencionamos las ventajas y desventajas entre estos dos tipos de HotEnd.

Ventajas y desventajas de HotEnd V6

Imagen 4: HotEnd V6 universal de 1,75 mm. Fuente:E3D

Ventajas :

• El V6 es el HotEnd más polivalente del mercado, válido para todo tipo de impresiones, incluso para materiales flexibles (especialmente con filamento de 2,85/3 mm). Con el HotEnd V6 podrás realizar todo tipo de piezas con una calidad de acabado excepcional.

Desventajas :

• El diámetro máximo de boquilla recomendado para este tipo de extrusoras es de 0,80 mm / 1 mm ya que para diámetros mayores suelen darse problemas de continuidad de flujo.

Ventajas y desventajas de HotEnd Volcano:

Imagen 5: Volcán E3D HotEnd 

Ventajas :

• Gracias a la posición paralela del Cartucho Calentador con respecto a la boquilla, se logra una mayor área calentada, dando así un gran control y estabilidad sobre la fusión del filamento. Por todo lo anterior se pueden realizar impresiones 3D con boquilla de mayor diámetro (1,2 mm), lo que conlleva menores tiempos de fabricación y la posibilidad de imprimir con mayor altura de capa que en la V6.
• Piezas más resistentes. Gracias a la realización de capas superiores con flujo laminar (sin burbujas) las uniones entre los enlaces químicos del material son más fuertes, dando piezas más rígidas y resistentes.

Desventajas :

• Acabado superficial de bajo detalle. Debido a las altas alturas de capa, las piezas se realizan con escalones en zonas donde existen superficies curvas a diferentes alturas.

Algunos fabricantes llaman HotEnd según el sistema de extrusión y el diámetro del filamento que desee utilizar. Por ejemplo, E3D Online utiliza la designación "universal" para su HotEnd de 1,75 mm (universal direct y universal bowden) en el que el tubo de TPFE llega al interior del Heat Break, canalizando el filamento sin interrupciones hacia el bloque calefactor. Para el HotEnd de 2,85 / 3 mm simplemente use la designación "directo" o "bowden".

Imagen 6: Tipos de E3D HotEnd

Por nuestra parte, recomendamos que cada usuario estudie su caso particular en función del tipo de piezas y la velocidad con la que quiere imprimir en 3D pero siempre utilizando componentes de primera que aseguren la calidad en todos sus productos.