Impresión 3D con soportes

Una de las principales limitaciones de la impresión 3D FFF la tecnología es la necesidad de imprimir cada capa encima de la anterior, sin posibilidad de realizar puentes, voladizos o muros con grandes pendientes.

Para superar esto, es común utilizar estructuras de soporte impresas que sirven como base de apoyo para los elementos anteriores. Estas estructuras se conocen como soportes.

Imagen 1:Soportes en piezas impresas en 3D. Fuente:3DHubs

Partes de los soportes

Los corchetes constan principalmente de cuatro partes:

• Soporte :Esta es la estructura que soporta las capas en voladizo.

• Soporte denso :Las últimas capas del soporte en contacto con la pieza se denominan soporte denso. Su nombre se debe a que estas capas tienen una densidad mayor que el resto del soporte. Este es un parámetro opcional que mejora el soporte de la pieza al proporcionar una mayor superficie de contacto, sin aumentar significativamente el costo del material.

• Separación horizontal :Es el espacio entre las paredes laterales del soporte y las de la pieza. Evita que la pieza se adhiera lateralmente a los soportes.

• Hueco vertical:Este es el espacio entre la cara superior del soporte y la pieza de trabajo.

Tipos de soportes

Dependiendo del material en el que están fabricados, los soportes se pueden clasificar en solubles y no solubles. En el caso de impresoras con una sola extrusora, los soportes deben fabricarse siempre en el mismo material que la pieza. En el caso de extrusoras duales, los soportes se pueden producir en un material diferente al material de la pieza. En estos casos, es habitual utilizar un material soluble en disolvente en el que la pieza no se solubiliza (ver filamentos postsolubles para soporte).

Parámetros de configuración de medios

El uso de material soluble o no soluble condicionará la configuración de los sustratos, por lo que es muy importante conocer los diferentes parámetros y cómo afectan al comportamiento de los sustratos.

Cada software de laminación puede incluir parámetros propios que no están disponibles en otros programas, por lo que se recomienda consultar el manual del software que se esté utilizando. No obstante, existen una serie de parámetros que son comunes a todos ellos y que permiten configurar cualquier tipo de soporte:

• Umbral de apoyo o voladizo :Este es el ángulo de pared máximo a partir del cual se generarán los soportes. Generalmente se utilizan valores entre 30 y 60. Las alturas de capa pequeñas permiten imprimir pendientes más altas sin soportes, mientras que las alturas de capa grandes pueden requerir soportes incluso con pendientes pequeñas.

• Tipo/patrón de relleno :El relleno se configura como una estructura de baja densidad. Los patrones que se pueden seleccionar son similares a los utilizados en el relleno de la pieza. Las (líneas) unidireccionales serán más rápidas y fáciles de quitar, aunque pueden ser menos estables en partes altas, mientras que las bidireccionales (rejillas) brindan mayor estabilidad pero pueden ser más difíciles de quitar, especialmente en huecos pequeños.

• Densidad del soporte :Esta es la relación entre el espacio vacío y el material en los soportes. Una mayor densidad produce soportes más estables, pero a costa de un mayor coste de material y dificultad para retirarlos. Se suelen utilizar valores por debajo del 30 %.

• Número de capas de soporte denso :Es el número de capas en contacto con la pieza y que tendrán mayor densidad que el resto del soporte. Es recomendable utilizar al menos 3.

• Densa densidad de soporte :Es la densidad de las últimas capas de soporte en contacto con la pieza. Generalmente se utilizan valores superiores al 30 % para sustratos no solubles y superiores al 80 % para sustratos solubles.

• Separación vertical :Es la distancia entre la última capa del soporte y la primera capa de la pieza. Generalmente se utiliza el equivalente a una capa cuando se utilizan soportes no solubles y cero cuando se utilizan soportes solubles.

En el caso de las impresoras de doble extrusor, es posible seleccionar diferentes extrusores para el sustrato y para el sustrato denso. Esto es de gran ayuda para ahorrar material soluble (normalmente a un coste mayor) y tiempo a la hora de solubilizar los sustratos. Por tanto, es recomendable seleccionar la misma extrusora que imprime la pieza para el soporte, y la extrusora con material soluble solo para el soporte denso. De esta forma, cuando se disuelve esta interfaz, el resto del soporte se separa fácilmente de la pieza sin necesidad de disolverlo. Con esta configuración, se recomienda utilizar al menos 5 capas de soporte denso con una separación igual a cero.

Problemas comunes con soportes solubles

Los materiales solubles, y especialmente los materiales solubles en agua, suelen ser más difíciles de imprimir. Algunos de los problemas comunes son:

• Humedad :Esto afecta únicamente a los materiales solubles en agua. Dichos materiales son particularmente sensibles a la humedad, por lo que deben almacenarse en condiciones adecuadas. Además, es recomendable utilizar cajas herméticas o desecantes durante la impresión, ya que pueden hidratarse en pocas horas. La consecuencia más común de un filamento de soporte húmedo es la obstrucción en el hotend.

• Adherencia deficiente :Es muy importante seleccionar un material de soporte compatible, no solo en términos de temperatura sino también en términos de adherencia. A la hora de imprimir un voladizo, el soporte sirve de base, por lo que una mala adherencia provocará un fallo con consecuencias similares a las provocadas por problemas de adherencia en la base de impresión. En el caso de los filamentos hidrosolubles, la humedad también provoca una pérdida de adherencia del material, lo que es especialmente habitual en el PVA.

• Atascos :Como se mencionó anteriormente, una de las principales consecuencias de un respaldo de filamento húmedo son los atascos, pero no es la única causa. Mantener el hotend a altas temperaturas sin imprimir durante mucho tiempo también puede provocar atascos. Por ello, cuando los cambios de extrusor no son frecuentes, es recomendable reducir la temperatura del extrusor inactivo en 30 °C.

Nota:Esta guía trata los conceptos de manera general y no se enfoca 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.