Imprime piezas 3D multicolor o multimaterial con un solo extrusor – Guía paso a paso

Muchos usuarios de impresión 3D con tecnología FDM se han hecho esta pregunta en algún momento.

La mayoría de las impresoras 3D FDM de sobremesa tienen un solo extrusor, por lo que el usuario "pierde" la opción de combinar varios filamentos; por ejemplo, al imprimir piezas complejas usando un filamento de construcción y otro de soporte, o en caso de que la pieza requiera integrar varios colores.

Imagen 1: Jarrón impreso en 3D con filamentos Fillamentut y Mosaic Palette. Fuente: Fillamentum.

Para resolver este problema, existen varias soluciones según las necesidades del usuario y la complejidad de la pieza. En este artículo explicaremos dos de ellas:

• Usar un software de laminado.
• Usar un dispositivo externo.

Usando un software de laminado

El método más sencillo es usar el Software de Laminado para generar archivos .gcode listos para que el usuario cambie el filamento de la impresora en el momento adecuado. Así, se pueden imprimir piezas de varios colores o materiales.

En este caso, la impresión multicolor se limitará a capas completas. Es decir, cada capa aislada será de un solo color (no habrá dos colores por capa). Es muy importante tener en cuenta estas limitaciones al diseñar la pieza.
Para usar este método, se recomienda usar Ultimaker Cura, uno de los softwares gratuitos más populares hoy en día; aunque es posible realizar el proceso con otros softwares de laminado sin problemas.

1. Para empezar, debes importar el diseño elegido en Ultimaker Cura.
2. Una vez abierto, debes ajustar los parámetros según el material a usar en la impresión de la pieza.
3. En este punto, debes averiguar a qué altura o en qué capa quieres cambiar el color/material.
4. Una vez obtenida esta información, ve a Extensiones > Post Procesado > Modificar G-code y pulsa Añadir Secuencia de Comandos > Pausar a altura.
5. En la ventana emergente debes elegir pausa por capa o por mm. Según el diseño elegido, será más cómodo usar un comando u otro. En cualquier caso, el número que incluyamos en la casilla corresponderá a la capa o altura en la que se hará el cambio de filamento.
   El término "Park Print Head X/Y" se refiere a las coordenadas a las que debe dirigirse el Hotend en el momento de la pausa. Se recomienda usar las coordenadas 0/0 (Home) para facilitar el cambio de filamento.
   Además, se deben configurar los parámetros de retracción, velocidad de retracción y Cantidad de Extrusión. Los dos primeros dependerán del material usado, mientras que para el último, se recomienda establecer unos 5 cm; que corresponderán a la cantidad de filamento a extruir tras cambiar el filamento, antes de reanudar la impresión.
   
   

Imagen 2: Interfaz de Cura. Fuente: Ultimaker Cura.

Este método no sería viable para imprimir una pieza compleja que requiera material de soporte (ABS + PVA). Si se van a usar diferentes materiales, hay que tener en cuenta el grado de adhesión entre ellos. Si la adhesión no es suficiente, la pieza se separará más temprano que tarde en las capas de unión entre materiales.

Usando un dispositivo externo

El método del software laminador tiene ciertas limitaciones y requiere la participación del usuario durante el proceso de impresión para cambiar el material; no es un proceso automático.

Para resolver este problema, Mosaic Manufacturing ha desarrollado un dispositivo que permite imprimir con hasta 4 colores o materiales diferentes: Mosaic Palette. En este caso, es posible incluir hasta 4 colores o materiales diferentes en la misma capa.

Mosaic Palette basa su funcionamiento en la combinación de hasta 8 hebras en una sola de forma continua.

Para facilitar el funcionamiento y usabilidad de Mosaic Palette 3 y Mosaic Palette 3 Pro, Mosaic Manufacturing ha desarrollado en paralelo su propio software de laminado: Canvas.

Al importar un diseño en Canvas, se pueden marcar y diferenciar fácilmente áreas de diferentes colores/materiales, igual que coloreando. En este software también puedes crear los perfiles de los diferentes materiales que quieras usar.

Mosaic Palette 3 y Mosaic Palette 3 Pro reconocen y calculan la cantidad de cada filamento de cada color/material que se necesita en cada capa.

¿Cómo funciona?

Para llevar a cabo el proceso de impresión, Mosaic Palette 3 tiene cuatro entradas de filamento, y Mosaic Palette 3 Pro tiene ocho entradas de filamento (cada una con su propio extrusor y sensor de filamento).

Una vez que el filamento se introduce en cada extrusor, se dirige al sistema de corte, que consiste en un cortador rotativo que corta el filamento en la longitud exacta requerida según el programa de laminado de Canvas.

Tras cortar el filamento, el material se une al que debe continuar gracias al Splice Core, una resistencia que une los materiales.

Imagen 3: Unión entre dos filamentos. Fuente: Mosaic.

Cuando los trozos de filamento se unen, pasan por una zona de enfriamiento y atraviesan la Scroll Wheel, una rueda de ajuste que asegura un diámetro correcto a lo largo de todo el filamento.

¿Qué materiales se pueden usar?

Mosaic Palette 3 y Mosaic Palette 3 Pro pueden usar el mismo material en hasta 8 colores diferentes, pero también permiten diferentes combinaciones de materiales.

La siguiente tabla muestra algunas de las combinaciones de materiales posibles y su grado de dificultad. En algunos casos se indica que la combinación de materiales es "Experimental"; esto significa que no siempre se puede realizar con éxito, pero que hay usuarios que han impreso proyectos con estos materiales satisfactoriamente.

MATERIALES	DIFICULTAD
PLA + PLA	ESTÁNDAR
PLA + PVA	EXPERIMENTAL
PLA + HIPS	EXPERIMENTAL
PLA + TPU	AVANZADO
PETG + PETG	ESTÁNDAR
PETG + TPU	EXPERIMENTAL + AVANZADO
ABS + ABS	EXPERIMENTAL
TPU + TPU	AVANZADO

Además, Mosaic pone a disposición mucha información y recursos en el área de soporte de su web.

Entre estos recursos, puedes encontrar configuraciones recomendadas para unir diferentes hebras de materiales, tablas completas de compatibilidad de materiales, o resolución de los problemas más comunes.

Ten siempre en cuenta que la configuración óptima de impresión es diferente para cada impresora, por lo que los valores que Mosaic comparte son solo una guía. Si tienes una buena configuración de impresión con un material en particular, se recomienda que uses esta configuración si combinas hebras de este material.

Mosaic Palette también tiene un espacio en la plataforma Thingiverse, donde sube periódicamente diseños adaptados al uso de varios colores/materiales con Mosaic Palette.

Imagen 5: Diseño apto para descarga gratuita. Fuente: Thingiverse.

Tanto por los resultados finales como por el servicio gratuito y recursos ofrecidos, Mosaic Palette 3 y Mosaic Palette 3 Pro son una opción muy interesante para aquellos usuarios que quieran imprimir con varios colores o experimentar con la impresión 3D de varios materiales con sus impresoras 3D FDM de un solo extrusor.