Cómo elegir el volumen de construcción adecuado para impresoras 3D FDM

Las impresoras 3D FDM están disponibles actualmente en el mercado en una amplia variedad de volúmenes de construcción. Desde impresoras con bases de 15 x 15 cm hasta bases de 50 x 50 cm. Existe la creencia general de que cuanto mayor sea el volumen de construcción, mejor. Esto se debe al razonamiento de que todo lo que se puede imprimir en una impresora pequeña se puede imprimir en una grande, pero no al revés.

Si bien esto es correcto en principio, y parece que una impresora de gran volumen no tiene desventaja frente a una pequeña, un análisis más detallado de los aspectos técnicos de cada una revelará importantes compensaciones que pueden inclinar la balanza a favor de las impresoras 3D FDM de pequeño volumen.

Imagen 1: Creality CR10 S5 con base de 50 cm. Fuente: Creality

En primer lugar, hay que analizar la base de fabricación. Las bases pequeñas tienen un grado de planitud mucho mayor que las grandes, debido a que son más fáciles de producir. Además, para evitar deformaciones, cuanto mayor sea el tamaño de la base, mayor debería ser su grosor, lo que no siempre ocurre. Esto hace que mientras el nivelado de una base de 20 x 20 cm es muy sencillo, en bases de 30 x 30 cm o 40 x 40 cm es común que haya diferencias significativas de altura entre el centro y las esquinas. Esto es particularmente notable en bases de aluminio al calentarse, ya que tamaños mayores también implican mayores deformaciones.

Esto dificulta obtener una primera capa de impresión de calidad, lo cual es esencial para asegurar una correcta adhesión con ciertos materiales. Algunas impresoras profesionales de gran formato como la Raise3D Pro2 y Pro2 Plus incluyen puntos de anclaje adicionales a los de las esquinas para compensar estas deformaciones y mejorar la planitud.

Imagen 2: Vista trasera de la base de construcción de una Raise3D Pro2. Fuente: Filament2Print

Sin embargo, los problemas de las impresoras de gran formato comparadas con las de pequeño formato no se limitan a una peor planitud del sustrato. Un mayor tamaño de base también implica recorridos más largos del cabezal de impresión, lo que se traduce en correas y guías más largas. Las correas de transmisión más largas también se asocian a una pérdida de precisión de posicionamiento, mientras que las guías o rieles más largos son susceptibles a deformaciones y defectos de linealidad.

Para compensar esto, las impresoras de mayor formato requerirían diseños específicos y componentes de mayor calidad y menores tolerancias de fabricación. Sin embargo, esto rara vez ocurre, por lo que se podría decir que la precisión de una impresora 3D FDM disminuye en función de su tamaño.

Imagen 3: Zortrax M200 Plus, impresora industrial de pequeño formato. Fuente: Zortrax

Otra creencia común es que incluso si las piezas producidas son de pequeño tamaño, una impresora 3D con una base mayor permitirá fabricar más piezas cada vez. Esto es correcto, sin embargo tiene más desventajas que ventajas. Los tiempos de impresión en FDM son proporcionales al número de copias que se imprimen simultáneamente. Esto significa que la diferencia de tiempo entre hacer una producción de 10 piezas y hacer dos de 5 piezas es insignificante, aumentando solo en el tiempo necesario para retirar las primeras piezas y lanzar la segunda producción. Sin embargo, tiene un gran inconveniente: la probabilidad de fallo aumenta con la duración del trabajo. La probabilidad de fallo en una producción de 12 horas es siempre mayor que en una de 6 horas. Además, en caso de mayores requisitos de producción, siempre es mejor solución comprar dos impresoras pequeñas trabajando en paralelo que una de gran formato, ya que los tiempos y pérdidas en caso de fallo se reducen a la mitad.

Al seleccionar una impresora 3D FDM, el criterio no debería ser elegir la más grande que quepa en el presupuesto, sino la más pequeña que cumpla con los requisitos de tamaño de pieza más habituales del usuario. Si el 95% de las piezas se pueden fabricar en una base de 20 x 20 cm, sería aconsejable considerar la posibilidad de adquirir una máquina de tamaño pequeño y fabricar las piezas mayores en partes para luego ensamblarlas.