Mejora tu impresora 3D FDM de gama baja: Consejos probados para impresiones superiores

Hasta hace unos años, las únicas alternativas para iniciarse en el mundo de la impresión 3D eran adquirir una impresora doméstica comercial, cuyo coste resultaba en muchos casos inaccesible, o comprar las piezas y componentes necesarios para ensamblar una impresora 3D del proyecto RepRap, ya fuera en kit o por separado. Esta última opción era realmente asequible, pero exigía amplios conocimientos y experiencia tanto en montaje, programación como calibración para obtener buenos resultados. Supuso una barrera significativa para muchos usuarios cuyo objetivo era simplemente iniciarse en el proceso de impresión 3D, no en la construcción y calibración de la impresora.

Imagen 1: Impresora RepRap Mendel. Fuente: reprap.org

Sin embargo, eso ha cambiado. Actualmente es posible comprar impresoras 3D FDM preensambladas y preconfiguradas a precios realmente bajos. Marcas como Creality, Tevo, Anycubic, Artillery o Geeetech producen impresoras sencillas y listas para usar con precios por debajo de 500 € y, en algunos casos, incluso por debajo de 300 €.

Gran parte de este tipo de impresoras 3D suelen ser equipos de muy baja calidad, con fallos comunes y en muchos casos prácticamente inutilizables; no obstante, existen algunos modelos que han logrado una excelente relación calidad-precio y monopolizan las buenas críticas en redes sociales.

Imagen 2: Impresora Ender 3. Fuente: creality3dofficial.com

Modelos como la Ender 3 y la CR-10s de Creality o la Sidewinder X1 de Artillery se han convertido en la puerta de entrada al mundo de la impresión 3D para muchos usuarios y, aunque pueden ser opciones ideales para empezar, pronto muchos usuarios empiezan a ser conscientes de las limitaciones de este tipo de impresoras.

Ahorro de costes y limitaciones

A pesar de la buena relación calidad-precio de algunas de estas impresoras 3D, es inevitable que, para lograr precios tan bajos, sea necesario sacrificar la calidad de ciertos componentes.

En general, los principales puntos débiles de estas impresoras son los siguientes:

• La calidad y estabilidad del bastidor.
• La calidad de las bases de impresión.
• El hotend.
• El extrusor.

Algunos propietarios de este tipo de impresora, que quieren dar el salto a impresiones más complejas o materiales más avanzados, descubren que su impresora 3D no es capaz de alcanzar las temperaturas adecuadas o que su extrusor no puede arrastrar correctamente un material flexible. En estos casos surge la duda de si dar el salto a una impresora de mayor calidad, con la alta inversión que ello conlleva, o renunciar a usar otros tipos de materiales y conformarse con la calidad actual.

Imagen 3: Boquilla original E3D y clon. Fuente: Hackaday.com

Sin embargo, existe una solución intermedia: intentar mejorar los puntos débiles y actualizar ciertos componentes clave de la impresora con otros de alta calidad, como los que se utilizan en impresoras de gama alta. De este modo, la calidad de impresión puede mejorar sustancialmente y ampliarse la gama de materiales disponibles.

La calidad y estabilidad del bastidor o estructura

En general, los bastidores de estas impresoras suelen ser ligeros y en algunos casos poco robustos. Esto se acentúa especialmente en los modelos más económicos, donde en muchos casos se abusa del uso de componentes estructurales de plástico.

Imagen 4: Geeetech i3. Fuente: geeetech.com

Esto implica que es imposible alcanzar altas velocidades y aceleraciones sin provocar vibraciones que afecten a la calidad de impresión. Quizás sea un punto débil menos importante, ya que, conociendo la limitación de velocidad de cada impresora 3D y manteniendo la velocidad de impresión por debajo de ese umbral, las vibraciones serán casi inexistentes y la calidad de impresión buena. También es posible mejorar la robustez de la impresora 3D usando piezas impresas o mejorar la estabilidad anclando la impresora a una base sólida que minimice las vibraciones.

Calidad de la base de impresión

No siempre más grande significa mejor. Cuanto mayor sea el volumen de impresión de una impresora, más importante es utilizar componentes de alta calidad. Quizás donde esto se vea con más claridad sea en la base de impresión. Actualmente muchas de estas impresoras incluyen una base de lámina de aluminio de 2 o 3 mm de grosor con una lámina plástica en su superficie. Mientras que en una base inferior a 25 cm la planicidad de la lámina de aluminio suele ser bastante buena, en impresoras 3D de gran formato con bases de 40 cm o 50 cm las bases suelen mostrar mala planicidad, especialmente en aquellas con un grosor inferior a 4 o 5 mm. En este caso, incluso si están perfectamente niveladas, suelen aparecer problemas de adherencia o la imposibilidad de imprimir en toda la base.

Lo más aconsejable es ser realistas sobre el tamaño de impresión que necesitaremos antes de comprar una impresora y optar por el tamaño más pequeño que cubra nuestras necesidades. En la mayoría de los casos, una base de 20 x 20 cm o 25 x 25 cm es más que suficiente.

Sin embargo, hay ocasiones en las que una impresora de gran formato es realmente necesaria o incluso nos encontramos con una base pequeña que tiene mala planicidad. En estas situaciones la solución es bastante sencilla e económica. Para mejorar una base de baja calidad, se puede comprar un cristal del tamaño de nuestra base y colocarlo directamente sobre ella. Los cristales suelen tener una planicidad casi perfecta, muy superior a las bases de aluminio. Además, para lograr la base perfecta podemos colocar una lámina BuildTak original o PEI en su superficie que garantizará la mejor adherencia de las piezas.

Imagen 5: Base de adherencia BuildTak. Fuente: Buildtak.com

Otra opción muy interesante para mejorar las bases de impresión de hasta 310 mm es instalar una base magnética de alta calidad como la BuildTak FlexPlate o la base Ziflex. Este tipo de bases no solo mejoran la planicidad y adherencia de la base original, sino que también facilitan la extracción de las piezas impresas.

Imagen 6: Base flexible Ziflex. Fuente: Zimple3D.com

El Hotend

La mayoría de estas impresoras usan clones de baja calidad de hotends de marcas reconocidas como el E3D V6 y el E3D Volcano. Aunque estéticamente puedan parecer iguales, internamente no tienen nada que ver. A diferencia de los hotends V6 originales, estos hotends clon no son todo metálico, sino que el filamento se guía a través de un tubo PTFE de baja calidad. Esto, unido a que la refrigeración del hotend no es en muchos casos ideal, implica que estas impresoras están limitadas a imprimir materiales con temperaturas de impresión por debajo de 260 °C. Además, la probabilidad de atascos y heat creep se multiplica en comparación con un hotend de alta calidad.

Imagen 7: V6 original vs clon. Fuente: spiritdude.wordpress.com

Otras impresoras como las de Creality usan su propio hotend, y aunque es un componente de buena calidad, sigue siendo un modelo básico limitado a materiales con temperaturas de impresión por debajo de 255 °C.

Imagen 8: Hotend original Creality. Fuente: creality.com

Actualizar el hotend de una impresora barata puede ser una de las mejoras más importantes que se pueden hacer, sin embargo, también puede ser una de las más complejas. Cuando el hotend de serie es un clon de una marca reconocida como E3D o Slice Engineering, la mejor opción es sencilla y consiste en reemplazarlo por su equivalente original. Esto no solo implica la mejora de usar un hotend de alta calidad, sino que también abre la puerta a disponer de todos los repuestos y accesorios de cada ecosistema, algo de gran importancia a largo plazo si se quiere avanzar en el mundo de la impresión 3D. En este caso la única complicación es la necesidad de modificar el firmware de la impresora al cambiar el termistor. Es importante saber si la impresora que queremos actualizar permite modificaciones de firmware; de lo contrario, será necesario mantener el termistor de serie.

En los casos en que el hotend es de diseño propio, el proceso puede complicarse. A falta de un equivalente de alta calidad que permita un reemplazo fácil, puede ser necesario rediseñar y fabricar nuevas piezas para alojar un hotend E3D o Slice Engineering. Este proceso puede resultar muy complicado para muchos usuarios.

Imagen 9: Adaptación Mosquito a una Ender 3. Fuente: thingiverse.com/brotherchris

Sin embargo, esto se simplifica para los usuarios de impresoras 3D Creality y otras impresoras que usan el mismo hotend, como la Tevo Tornado, TronXY X5S, Alfawise U20 o Lotmaxx SC-10.

La marca estadounidense MicroSwiss ha desarrollado un hotend todo metálico de alta calidad totalmente compatible con el hotend de Creality. Este hotend permite imprimir fácilmente filamentos con temperaturas de hasta 285 °C, consta de un heatbreak de titanio grado 5, un disipador de alta calidad y una boquilla de latón niquelado. Además, ofrece una amplia gama de boquillas compatibles en múltiples materiales y diámetros.

Imagen 10: Hotend MicroSwiss All Metal para impresoras Creality. Fuente: Microswiss.com

Extrusor

Muchas de estas impresoras usan clones de extrusores de alta calidad, sin embargo, como en el caso anterior, aunque la apariencia es similar, el rendimiento es mucho menor. Actualizar el extrusor es probablemente la mejora más importante, junto con el hotend, y la que más puede afectar a la calidad final de impresión. Por otro lado, en muchos casos puede ser la más compleja y la que requiera mayor inversión.

Aquí pueden darse tres situaciones:

• Impresoras con extrusor directo
• Impresoras con extrusor Bowden
• Impresoras con extrusor Bowden convertidas a directo

Impresoras con extrusor directo

Este caso es similar al de los hotends. Si la impresora tiene un clon de una marca reconocida como Titan Aero o Bondtech BMG, la mejor opción es su equivalente original. Sin embargo, en este caso hay que tener más cuidado y asegurarse de que existe compatibilidad. A diferencia de los hotends, donde en la mayoría de los casos las cotas son las mismas que el equivalente original, los extrusores pueden tener diferencias de diseño que imposibilitan el reemplazo directo. La mayoría de marcas como E3D o Bondtech proporcionan planos y medidas de sus extrusores en sus páginas web, y también es fácil encontrar modelos precisos de estos extrusores en los principales repositorios de archivos 3D. Se recomienda medir el extrusor de la impresora 3D y compararlo con el original para asegurarse de que puede sustituirse fácilmente.

Imagen 11: Clon Titan Aero. Fuente: Aliexpress.com

Cuando el extrusor tiene diseño propio, será necesario adaptar el carro de la impresora. En los principales repositorios de archivos 3D se pueden encontrar diseños para adaptar extrusores de calidad como el Titan Aero a las impresoras más comunes como algunas de Creality. En el caso de que sea necesario diseñar un nuevo carro, puede ser una buena opción reemplazar el extrusor original por el nuevo E3D Hemera, cuyo sistema de montaje T-Slot integrado facilita su integración en cualquier impresora.

Vídeo 1: Sistema de montaje E3D Hemera. Fuente: e3d.com

En cualquier caso, cambiar el extrusor en muchos casos implica modificar los pasos por mm en el firmware, por lo que debemos asegurarnos de poder hacerlo. En caso de no poder modificar permanentemente el firmware de la impresora, se debe añadir el comando M92 en el G-code de impresión con la configuración de pasos adecuada.

Impresoras con extrusor Bowden

Este es probablemente el caso más sencillo. Al estar fijo en un punto, hacer un soporte adaptado a un extrusor específico es realmente fácil. En este caso, la mejor opción es reemplazar el extrusor estándar por un Bondtech BMG original.

Para la mayoría de propietarios de impresoras Creality y Tevo Tornado el proceso es aún mucho más fácil. Bondtech tiene una versión de su reputado BMG especialmente adaptada para estas impresoras.

Imagen 12: Extrusor Bondtech para impresoras Creality. Fuente: Bondtech.com

Como en el caso anterior, puede ser necesario modificar la configuración de pasos por mm del firmware.

En cualquier caso, ya sea que se reemplace el extrusor o no, lo que siempre se debe actualizar es el tubo Bowden. Sustituir el tubo PTFE estándar por un Capricorn XS es una modificación sencilla, económica y mucho más importante de lo que parece. Disponer de un tubo Bowden con diámetro interno ajustado y baja fricción mejora enormemente la precisión y consistencia de la extrusión. Si combinamos un extrusor Bondtech BMG con un tubo Bowden Capricorn XS, obtendremos uno de los mejores sistemas Bowden que existen actualmente en el mercado.

Imagen 13: Tubo PTFE actual vs Capricorn XS. Fuente: Captubes.com

Impresoras con extrusor Bowden convertidas a directo

En la mayoría de los casos es la opción más compleja. Además de la necesidad de rediseñar completamente el carro para alojar un extrusor directo y modificar el firmware para adaptar los pasos por mm, al modificar la posición del extrusor es necesario alargar el cable del motor.

Para aquellos usuarios de impresoras Bowden, es la mejor actualización posible, aunque puede ser un proceso muy complejo, reservado solo para los usuarios más experimentados.

Sin embargo, como en los casos anteriores, los usuarios de impresoras Creality tienen varias opciones para realizar esta conversión de forma rápida y sencilla gracias a Bondtech y MicroSwiss. Actualmente existen tres extrusores directos compatibles con impresoras Creality:

MicroSwiss

MicroSwiss, además de su Hotend All Metal para impresoras Creality, también ofrece un extrusor DDG de alta calidad. Es un extrusor ligero fabricado íntegramente en aluminio mecanizado. Es compatible con el hotend original de Creality, sin embargo la mejor opción para sacar el máximo partido a la impresora es combinarlo con el reputado Hotend All Metal de MicroSwiss. La instalación de este extrusor es realmente sencilla y requiere pocos pasos, además de ser la opción más económica.

Imagen 14: Extrusor MicroSwiss para Creality. Fuente: Microswiss.com

Bondtech DDS

Es una de las opciones más profesionales y completas. Consiste en un cabezal completo formado por un extrusor Bondtech BMG y un hotend V6 original. Todo completamente ensamblado y cableado. Esta actualización permite tener un extrusor directo con algunos de los mejores componentes del mercado actual, con la ventaja de poder instalarlos fácil y rápidamente. Además, permite el uso de todos los componentes del sistema V6, más completo que el Mk8 que viene de serie. En este caso también es necesario modificar los pasos por mm del motor del extrusor en el firmware y los parámetros del termistor.

Imagen 15: Extrusor DDS para impresoras Creality. Fuente: bondtech.com

Bondtech DDX

Es el nuevo extrusor directo para impresoras Creality. Es la opción más versátil de las tres. Al igual que la anterior, se basa en un extrusor Bondtech DDX adaptado, pero en este caso no incorpora el hotend, sino que es directamente compatible con el propio de Creality. Además, permite usar los reputados hotends Slice Mosquito y Copperhead mediante un kit de adaptación. Combinado con cualquiera de estos dos hotends, es probablemente uno de los sistemas de extrusión directa más avanzados que existen hoy en día, a la altura de los que se encuentran en muchas impresoras profesionales.

Imagen 16: Extrusor Bondtech DDX. Fuente: Bondtech.com

Para muchos usuarios de impresoras de gama baja que quieren progresar explorando nuevos materiales o mejorando la calidad de sus impresiones, actualizar ciertos componentes de su impresora puede ser la mejor opción sin tener que hacer la inversión de adquirir una impresora 3D semi-profesional o profesional. Simplemente actualizar el conjunto extrusor-hotend puede mejorar considerablemente la calidad, así como experimentar con materiales que antes eran inviables o usar nuevas boquillas con diámetros de 0,25 mm a 1,5 mm.

Estas opciones son especialmente interesantes para los propietarios de impresoras de la marca Creality, ya que disponen de la gama más amplia de opciones, así como de la mejor compatibilidad.