Cómo solucionar problemas de adhesión de la plataforma de compilación

Parámetros que determinan la adherencia a la base de impresión

La correcta adhesión entre la pieza y la base es fundamental para evitar caídas durante la impresión. La unión entre la primera capa de impresión y la superficie de la plataforma cumple dos funciones básicas:

1. Mantenga la pieza en una posición fija durante todo el proceso de impresión para evitar desplazamientos de capas o colisiones con el cabezal de impresión.
2. Para compensar los esfuerzos producidos durante el enfriamiento de la pieza, evitando que se desprenda o se deforme.

La adherencia entre la pieza y la base viene determinada principalmente por cuatro factores.

1. La afinidad fisicoquímica entre el material de la superficie de impresión y el material de impresión.

La afinidad físico-química entre el material de impresión y la superficie del sustrato es quizás el parámetro más importante a tener en cuenta. Es por esto que hoy en día es común el uso de recubrimientos poliméricos desarrollados específicamente para la impresión 3D en la superficie de la plataforma. Es muy importante utilizar un producto que sea compatible con el material de impresión utilizado, ya que algunos materiales, como el PP o el nylon, requieren productos específicos. Existen principalmente dos tipos de soluciones:

• Recubrimientos aplicados sobre películas adhesivas.
  Consisten en una película o cinta adhesiva que contiene un recubrimiento polimérico en una de sus superficies. Originalmente se utilizaban cintas Kapton o similares, pero hoy en día existen multitud de soluciones y productos desarrollados específicamente para la impresión 3D. Quizás el ejemplo más conocido son las películas de polímero de Buildtak, aunque se pueden encontrar productos similares de otros fabricantes. Se trata de soluciones genéricas compatibles con los materiales más habituales, aunque se pueden encontrar productos más específicos, como films recubiertos de PEI o específicos para polipropileno o nylon. Su principal ventaja es que tienen una buena durabilidad, por lo que se pueden utilizar para varias impresiones sin reposición, pero pierden adherencia con el uso y no dan el mejor rendimiento con determinados materiales técnicos. Además, suelen tener un límite de temperatura de uso. Para prolongar su vida útil, es recomendable imprimir cada vez en una posición diferente en la plataforma, para que el desgaste sea uniforme en toda la superficie.
  
  

Imagen 1:Películas adhesivas Buildtak. Fuente:buildtak.com

• Recubrimientos líquidos.
  Son suspensiones poliméricas que se aplican directamente sobre la superficie de la base y que al secarse forman una película polimérica continua similar a la que proporcionan las películas adhesivas. Esta es la opción recomendada cuando se trabaja con una variedad de materiales técnicos, ya que existen formulaciones específicas optimizadas para cada uno de ellos. También se pueden lavar fácilmente con agua o alcohol y se pueden volver a aplicar rápidamente, por lo que se pueden reemplazar cómodamente al cambiar los materiales de impresión. La principal ventaja es que están disponibles formulaciones para materiales específicos y para altas temperaturas para un mayor rendimiento. Además permiten regenerar el barniz por reaplicación antes de cada impresión, de forma que no se pierde adherencia con el uso.
  En general, están disponibles en dos formatos:stick o spray. En el caso del formato spray, se recomienda aplicarlo siempre con la base fuera de la impresora para evitar dañar o ensuciar otros componentes. Si no es posible quitar la base, se recomienda utilizar siempre el formato stick ya que es más limpio. Los ejemplos más conocidos son las soluciones de adhesión de Magigoo o las lacas de impresión 3D como 3DLac.
  
  

Imagen 2:Etiquetas engomadas de la impresión 3D de Magigoo. Fuente:Filament2Print.

2. La superficie de contacto entre la pieza y la base.

Una mayor superficie de contacto entre la pieza y la base produce una mayor adherencia. Hay que tener cuidado con las piezas de gran tamaño en impresoras sin cámara calefactora, ya que a pesar de tener una mayor superficie de contacto, su volumen también es mayor y por tanto los esfuerzos derivados de la contracción por enfriamiento. El recurso más utilizado para aumentar la superficie de contacto es el rebordeado de la pieza durante la laminación. El canto se aplicará únicamente sobre la primera capa o en algunos casos sobre las primeras 2 o 3 capas, aumentando la superficie de contacto de la pieza sin aumentar los esfuerzos de retracción. Hay otras formas de aumentar la superficie de contacto, como aumentar el factor de extrusión durante la primera capa, aunque esto no es recomendable.

Imagen 3:Borde añadido para mejorar la adherencia de la pieza. Fuente:elaboración propia.

Algunas impresoras también incluyen recubrimientos rugosos o texturizados, que es otra forma de aumentar la superficie de contacto y, por lo tanto, la adhesión.

3. La temperatura de la base de impresión.

La temperatura de la base de impresión tiene una doble función en cuanto a la adherencia. Por un lado, si es igual o ligeramente superior a la Tg del material de impresión, evitará la contracción por enfriamiento de las primeras capas, reduciendo los esfuerzos que tienden a levantar o despegar la pieza. Por otro lado, favorece la unión química entre el material de impresión y el material de recubrimiento de la superficie de impresión. Se recomienda que la temperatura de la base sea igual o ligeramente superior a la Tg del material de impresión, sin embargo no es recomendable programar temperaturas muy superiores, ya que pueden reducir la adherencia y provocar deformaciones como la pata de elefante.

4. El estado de la base de impresión

También es muy importante comprobar el estado de nuestra base de impresión. A pesar de cumplir con los tres puntos anteriores, aún pueden existir problemas de adherencia por mal estado o mantenimiento de la base. Los siguientes puntos deben revisarse periódicamente:

• Limpieza de superficies: El polvo o la suciedad en el sustrato pueden reducir en gran medida la adherencia. La superficie del sustrato siempre debe limpiarse antes de cada impresión.
• Defectos superficiales o picaduras: Una superficie deteriorada también puede causar problemas de adherencia. Es importante mantener la plataforma en buenas condiciones y reemplazarla si se detectan defectos.
• Revestimiento desgastado: En el caso de las películas adhesivas, hay que tener en cuenta que pierden eficacia con el uso, por lo que conviene sustituirlas por una nueva en cuanto detectemos que están desgastadas. Los recubrimientos líquidos se pueden reutilizar para varias impresiones, aunque es posible que parte del recubrimiento se pierda cuando se retira la pieza. Antes de cada impresión, se debe verificar el estado del recubrimiento y realizar una nueva aplicación si es necesario.

Imagen 4:Comparación de una base en buen estado y otra en mal estado. Fuente:prusa3d.com

Problemas relacionados con la mala adherencia

La principal consecuencia de una mala adherencia a la superficie de impresión es que la pieza se despega de la base. Esto siempre resultará en una falla de impresión, sin embargo, en algunos casos, también puede ser la causa de una falla o rotura del equipo.
Si la pieza se desprende y se aleja de su posición original, la impresora continuará imprimiendo sin tener que un sustrato sobre el que depositar el nuevo material. Esto hará que el plástico se adhiera a la boquilla y se bloquee, formando una masa que crecerá a medida que avanza la impresión. Si no se detiene a tiempo, esta masa de plástico fundido crecerá tanto que puede inutilizar el hotend.

Para entender y solucionar los problemas de adherencia hay que tener en cuenta que la pieza se puede despegar por dos mecanismos.

Si no hay una buena adherencia entre la superficie de impresión y la primera capa, la pieza se despegará por completo debido a la fricción de la boquilla durante la impresión y las vibraciones. Generalmente, la falla ocurrirá al comienzo del proceso de impresión. En este caso es recomendable comprobar los siguientes puntos:

• Distancia entre boquilla y base
• Altura de la primera capa
• Estado del sustrato
• Solución de adhesión utilizada

Puede ser que haya muy buena adherencia a la base, pero la pieza empieza a despegarse por los extremos. Esto se debe a que la contracción durante el enfriamiento genera tensiones desde el exterior de la pieza hacia el centro que provocan su deformación. En estos casos, la adherencia entre la pieza y la base no es suficiente para compensar los esfuerzos generados por la retracción. Este fenómeno se conoce como deformación. En este caso, la pieza se despega progresivamente y la impresión puede fallar en cualquier momento, incluso unos minutos antes de completarse.
En este caso, se puede intentar mejorar la adhesión para compensar la deformación, pero existen otros factores como se deben considerar los parámetros de laminación, el tipo de material o la temperatura ambiente.

Problemas relacionados con la adherencia excesiva

En algunos casos, la excesiva adherencia a la base puede dificultar mucho la separación de la pieza. En estos casos se debe comprobar lo siguiente:

• Distancia entre boquilla y base: Es importante dejar un espacio adecuado entre la boquilla y la base de impresión. Una distancia demasiado pequeña puede dañar la superficie de impresión, provocar una adherencia excesiva de la pieza o provocar un atasco al no permitir que salga el plástico fundido.
• Soluciones de adhesión: Algunos materiales, como PETG o algunos materiales flexibles, pueden tener una adherencia excesiva a los recubrimientos adhesivos o líquidos. En estos casos es recomendable no utilizar barnices sobre la plataforma de impresión o imprimir sobre balsa.
• Extrusión excesiva: Una extrusión excesiva, especialmente en la primera capa, también puede aumentar la adherencia.

Cuando aparece un problema de adherencia excesiva, existen varias formas de favorecer la retirada de las piezas:

• Enfriamiento de la base: Debido a que la base y la pieza tendrán diferentes coeficientes de expansión térmica, enfriar la base puede ayudar a que la pieza se desprenda. La mejor manera de hacerlo es calentar la base y luego colocarla sobre una superficie fría, como una bolsa de hielo, para que se contraiga bruscamente.
• Utilice una espátula afilada: En algunos casos, la adherencia excesiva se debe a un efecto de succión. En estos casos, es recomendable introducir una espátula afilada debajo de la pieza y despegarla poco a poco. Este método tiene el riesgo de dañar tanto la base como la pieza.
• Disolución de recubrimientos líquidos: Esto solo es posible cuando se usa un recubrimiento en aerosol o en barra. Debido a que estos productos son fácilmente solubles, colocar la base bajo un chorro de agua o sumergirla puede ayudar a retirar la pieza.

Al utilizar bases de vidrio es necesario tener especial cuidado, ya que existe un alto riesgo de rotura. No es raro que un fragmento de la superficie de una base de vidrio templado se rompa al retirar piezas que están demasiado pegadas entre sí.

El uso de bases flexibles evita en gran medida este problema y por tanto es una opción muy recomendable.

Esta guía trata los conceptos de forma general y no se centra en una marca o modelo en particular, aunque pueden mencionarse en algún momento. Puede haber diferencias importantes en los procedimientos de calibración o ajuste entre diferentes marcas y modelos, por lo que se recomienda consultar el manual del fabricante antes de leer esta guía.