FDM vs. FFF:Comparación experta de técnicas de impresión 3D

Definición de FDM y comparación con FFF

FDM fue desarrollado por primera vez por S. Scott Crump y patentado por Stratasys en 1989. Fue uno de los primeros procesos de impresión 3D. FDM utiliza materiales y aditivos de fabricación comunes para crear modelos precisos. La mayoría de los fabricantes profesionales prefieren FDM a FFF debido a su calidad de producción. Es más probable que los modelos FDM se ajusten a demandas estrictas que las piezas FFF.

FDM utiliza un mecanismo de transporte X-Y para mover un cabezal de impresión que contiene una extrusora con temperatura controlada. Se traslada a través de una mesa que a su vez se mueve sobre el eje Z (vertical). La extrusora libera un filamento de polímero semifundido en el patrón de la sección transversal 2D de la pieza. Cada “rebanada” transversal se aplica a la siguiente. La pieza se construye a partir de hebras unidas entre sí de filamento de polímero como materia prima. Además de la maquinaria avanzada, otra diferencia entre FDM y FFF es su cámara calentada. Todo el entorno de impresión se mantiene cerca de la temperatura de transición vítrea del polímero para aliviar la tensión generada durante la impresión. Esto da como resultado una mayor precisión y menos modelos deformados que con FFF.

Los equipos FDM son más aptos para la oficina que los FFF porque sus humos están contenidos y la máquina necesita menos mantenimiento. El espesor mínimo de pared también diferencia a FDM de FFF. Los sistemas FFF suelen utilizar filamentos más grandes, por lo que tienen una resolución x-y más baja. Como regla general, el espesor mínimo de pared práctico es igual a tres diámetros de filamento, por lo que FFF necesita paredes más gruesas para que sus estructuras sean estables.

Para obtener más información, consulte nuestro artículo sobre ¿Qué es la impresión FDM?

Definición de FFF y comparación con FDM

FFF se originó en 2009 cuando expiró la patente de Stratasys. Rep-Rap fue la primera empresa en capitalizar la disponibilidad de la tecnología. Popularizaron la impresión 3D doméstica con máquinas baratas y fáciles de usar. Desde entonces, la gama de máquinas FFF se ha ampliado. Desde el punto de vista operativo, las máquinas FFF son fáciles de usar, caben en un escritorio y tienen bajos gastos operativos.

FFF emplea el mismo proceso que FDM. Aplica capas de filamentos a una cama de impresión plana utilizando una boquilla calentada o una extrusora. La principal diferencia entre FFF y FDM es la falta de un entorno de impresión con calefacción. La cámara calentada de FDM ayuda a controlar la temperatura de la pieza y reducir las tensiones residuales en el producto terminado. La temperatura no controlada en las máquinas FFF hace que sus resultados sean menos precisos y más propensos a deformarse.

¿Cuáles son las ventajas de FFF en comparación con FDM?

A continuación se describen las ventajas que tiene FFF sobre FDM:

1. Las máquinas FFF son más asequibles en comparación con las FDM. FFF tiene un precio para uso doméstico/hobby.
2. Los sistemas FFF son más pequeños que los FDM, por lo que se adaptan mejor a hogares u oficinas pequeñas.
3. FFF tiene menores necesidades de electricidad que FDM.

¿Cuáles son las desventajas de FFF en comparación con FDM?

La siguiente es una lista de desventajas de FFF en comparación con FDM:

1. Las piezas impresas con FFF son de menor calidad; son más porosos, presentan “pasos en Z” y no pueden contener características especialmente pequeñas y detalladas.
2. Las piezas impresas FFF tienden a distorsionarse y deformarse, especialmente en construcciones más grandes.
3. Las máquinas FFF producen humos malolientes, mientras que las máquinas FDM contienen dichos humos en una cámara cerrada.

Las ventajas críticas de FDM sobre FFF son:la resolución de la construcción (modelos más atractivos y más precisos) y el riesgo reducido de distorsión y porosidad que resulta de un entorno de temperatura irregular.

FDM vs. FFF:Comparación de tecnologías

Las máquinas FDM están bien construidas, son resistentes y capaces y requieren poco mantenimiento. Las máquinas FFF, por otro lado, van desde los tipos básicos de marco abierto hasta dispositivos profesionales que parecen máquinas FDM "bebés". Ambas tecnologías utilizan rieles X-Y-Z y motores paso a paso similares. La rigidez, sin embargo, es un factor importante en la resolución/calidad del modelo. Las máquinas más pesadas imprimen mejores modelos porque son más estables mecánica y térmicamente.

FDM frente a FFF:comparación de materiales

Las máquinas FDM y FFF pueden utilizar una amplia gama de materiales, incluidos muchos que son excelentes para la producción en masa. Sin embargo, las máquinas FDM tienen un mejor control sobre la temperatura de las boquillas. Pueden manejar polímeros de ingeniería con puntos de fusión más altos. También quedan mejores con aditivos en el filamento.

FDM vs. FFF:Comparación de aplicaciones de productos

FFF fabrica modelos porosos, de baja resistencia y de baja resolución. Son adecuados para la evaluación de la forma y el tacto, pero no para piezas operativas o impermeables. Las capas de piezas FDM, por otro lado, se fusionan más completamente y superan la resistencia de las piezas FFF. Esto hace que las piezas impresas con FDM se adapten mejor a los modelos de ingeniería.

Las impresoras FDM también aceptan una gama más amplia de propiedades de filamentos, incluida la temperatura de fusión y los aditivos. Si se utiliza para la creación de prototipos, esto significa que los modelos se parecerán más a los productos terminados. Las impresoras FFF no son adecuadas para la construcción de modelos con funciones finas. Simplemente no pueden producir rasgos pequeños. 

FDM frente a FFF:comparación del volumen de impresión

Los sistemas FDM están diseñados para cumplir con estándares profesionales; sus mayores costos deben ser compensados ​​por la mayor calidad de sus productos. Estas máquinas se construyen con volúmenes que van desde 305 x 305 x 254 mm (X-Y-Z) hasta 914 x 914 x 609 mm. Esto se compara con las máquinas FFF típicas que tienen un espacio de construcción de entre 150 x 150 x 150 mm y 600 x 600 x 600 mm. La mayoría de las máquinas FFF son pequeñas, pero aún tienen dificultades para producir modelos cuya calidad sea constante en toda la gama del eje Z. Las impresoras FFF tienen una precisión dimensional relativamente pobre y sus piezas tienden a deformarse.

FDM frente a FFF:comparación de acabados superficiales

De las dos, las piezas FDM generalmente se construyen utilizando materia prima de filamento más fino y pasos Z más pequeños, por lo que su acabado superficial es más impresionante. El material FFF tiene un diámetro mayor, por lo que las piezas resultantes tienen una resolución más baja y las capas no se fusionan tan bien.

FDM vs. FFF:Comparación de costos

Las máquinas FDM generalmente están dirigidas al mercado profesional con precios que oscilan entre $ 2500 y $ 25 000 para grados industriales avanzados. Esto refleja una alta calidad de construcción, ejes de movimiento rígidos y la capacidad de imprimir todo el día sin problemas. Si bien las máquinas FFF están comenzando a filtrarse hacia el uso profesional, a menudo están dirigidas al uso ligero, de hobby y doméstico. Los precios suelen comenzar en $500.

¿Cuáles son las alternativas mutuas al FDM y FFF?

A continuación se enumeran alternativas mutuas para FDM y FFF:

1. SLS: SLS (Sinterización Láser Selectiva) funciona dejando caer capas de polvo de polímero sobre la base/modelo. Luego, un láser funde las partículas para fusionarlas.  Al igual que FDM y FFF, SLS fabrica piezas de termoplástico.
2. SLA: SLA (estereolitografía) utiliza luz láser UV para curar material fotopolímero líquido. Construye la pieza de plástico capa por capa de manera muy similar a FDM y FFF, pero lo hace con la pieza al revés. El modelo “emerge” del depósito de fotopolímero líquido. 

¿Cuáles son las similitudes entre FDM y FFF?

Las similitudes entre FDM y FFF se enumeran a continuación:

• Ambos sistemas utilizan una materia prima de filamento que se funde en el punto de aplicación. La boquilla construye su pieza una capa 2D a la vez.
• Ambos sistemas emplean materiales poliméricos útiles. Sin embargo, la naturaleza del proceso de impresión limita la pieza final a entre un 10 y un 40 % de la resistencia nativa del material.
• Ambos sistemas tienen dificultades hasta cierto punto para reproducir características pequeñas y componentes funcionales.

¿Cuáles son las otras comparaciones para FDM además de FFF?

La siguiente tecnología de impresión comparte algunas similitudes con FDM:

• FDM frente a MJF: MJF (Multi Jet Fusion) es una tecnología de impresión 3D en lecho de polvo. Es similar al FDM en que ambos producen piezas de plástico. MJF y FDM también utilizan calor para producir piezas finales. El calor une el plástico. Para obtener más información, consulte nuestra guía completa sobre FDM frente a MJF.

¿Cuáles son las otras comparaciones para FFF además de FDM?

Otras tecnologías comparables a FFF son:

• FFF frente a DLP: Las máquinas DLP (procesamiento de luz digital) proyectan sucesivamente una imagen UV de cada corte 2D en una resina de fotopolímero. Las regiones de resina iluminada que están en contacto con una superficie sólida luego se curan y pasan a formar parte de la estructura sólida. Este equipo es simple y se acerca cada vez más al uso aficionado, aunque el proceso (incluido el poscurado) puede ser bastante complicado.
• FFF frente a CLIP: CLIP (Producción continua de interfaz líquida) produce piezas simples utilizando equipos de bajo costo como FFF. Sin embargo, al igual que DLP, los sistemas CLIP requieren un paso de poscurado para rematar los modelos.

Dean McClements

Dean McClements es un Licenciado en Ingeniería Mecánica con honores y cuenta con más de dos décadas de experiencia en la industria manufacturera. Su trayectoria profesional incluye puestos importantes en empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace y Hyster-Yale, donde desarrolló un profundo conocimiento de los procesos de ingeniería y las innovaciones.

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