Entender las Impresoras 3D FDM: Construcción, Operación y Guía PDF

Este es The Mechanical Post y hoy leerás sobre ¿Qué es la impresión 3D? ¿Cuáles son sus tipos? Ventajas y limitaciones de la impresión 3D y más…

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¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D es un proceso de fabricación aditiva que ayuda a crear modelos sólidos con una impresora 3D. Estos modelos se diseñan primero en software CAD y luego se envían a la impresora para imprimir la pieza. Como sugiere "fabricación aditiva", capas de material filamento se añaden una sobre otra para formar un modelo tridimensional.

¿Quién inventó la impresión 3D?

La tecnología de impresión 3D fue inventada por Chuck Hull en 1983, acreditado como inventor de la tecnología SLA. La tecnología FDM fue inventada por Scott Crump, fundador de Stratasys.

Tipos de tecnología de impresión 3D

• Modelado por Deposición Fundida (FDM)
• Estereolitografía (SLA)
• Estereolitografía Enmascarada (MSLA)
• Sinterizado Selectivo por Láser (SLS)
• Procesamiento Digital de Luz (DLP)
• Fusión Multichorro (MJF)
• Sinterizado Láser Directo de Metal (DMLS)
• Fusión por Haz de Electrones (EBM)
• Fabricación de Objetos Laminados (LOM)

Hoy detallaremos el tipo más común: Modelado por Deposición Fundida (FDM).

¿Qué es la impresión 3D FDM?

El Modelado por Deposición Fundida (FDM) o Fabricación por Filamento Fundido (FFF) es un proceso de fabricación aditiva donde un filamento plástico se calienta y extruye a través de una boquilla capa por capa desde la base hacia arriba. Al enfriarse el plástico, se solidifica, obteniéndose la pieza impresa en 3D.

Componentes Principales de Impresora 3D FDM

La impresora FDM/FFF tiene los siguientes componentes principales:

• Bobina de filamento
• Extrusor con elemento calefactor
• Alimentador (Feeder)
• Mecanismo de motor paso a paso (Stepper motor)
• Plataforma de construcción (Build platform)

Bobina de filamento

Carrete de alambre de termoplástico con sección transversal circular. Disponible en variedad de colores.

Extrusor con elemento calefactor

Ablanda el filamento termoplástico y lo extruye a través de la boquilla.

Alimentador

Mecanismo de alimentación continua del filamento al extrusor.

Mecanismo de motor paso a paso

Conjunto de motores paso a paso que proveen y controlan movimientos del extrusor y plataforma en direcciones X, Y, Z.

Plataforma de construcción

Superficie donde se imprime la pieza 3D.

Funcionamiento de Impresoras de Modelado por Deposición Fundida (FDM)

La pieza a imprimir se diseña primero en software CAD. Luego se exporta como archivo .STL. Este archivo se envía a software de laminado (slicer), ej. Cura, donde se controlan parámetros: altura de capa, temperatura del filamento, etc. Tras configurar, el archivo se guarda en tarjeta SD e inserta en la impresora (o conexión USB directa). Seleccionas el archivo en la impresora y la configuras. El mecanismo de alimentación toma el filamento y lo envía al extrusor donde se calienta a la temperatura establecida. El filamento se extruye capa a capa sobre la plataforma. Los motores paso a paso controlan el movimiento de la boquilla y la plataforma.

Materiales Imprimibles en 3D

• Plástico Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS)
• Tereftalato de Polietileno (PET)
• Policarbonato
• Nylon
• Fibra de carbono
• Resinas, etc.

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Aplicaciones de la impresión 3D

• Industria automotriz: desde prototipado a impresión de repuestos.
• Calzado: Adidas, Nike, etc. usan esta tecnología para imprimir calzado.
• Gafas: hoy también se imprimen en 3D.
• Médico: implantes, coronas y dentaduras en odontología, brazos robóticos, etc.
• Educación: modelos 3D para mejor comprensión y enseñanza.
• Prototipado: ampliamente usado.

Ventajas de la impresión 3D

• Alta flexibilidad.
• Piezas complejas se fabrican fácilmente.
• Reducción de desperdicio de material.
• Calidad consistente de piezas impresas.
• Rápida tasa de producción.
• Cambios de diseño fáciles.

Desventajas de la impresión 3D

• Alto consumo energético.
• Impresoras caras con alta inversión inicial.
• Número limitado de materiales imprimibles (por ahora).
• Emisiones tóxicas durante la impresión.
• Limitaciones en acabados obtenibles.

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Conclusión

La impresión 3D tiene potencial para revolucionar la industria manufacturera. Buen alcance en muchos sectores. Puede ser la tecnología de fabricación del futuro. Por ahora, es comparativamente cara, factor limitante principal, pero con avances y más gente familiarizándose, esto puede superarse.

Esa es una visión general de la impresión 3D. ¿Te gusta leer The Mechanical Post? Cuéntanos en comentarios y compártelo entre ingenieros mecánicos con los enlaces sociales. ¡Sigue aprendiendo y leyendo The Mechanical Post!