¿Qué es una impresora 3D FDM? construcción y trabajo con PDF

Esta es La publicación mecánica ! y hoy estarías leyendo sobre ¿Qué es la impresión 3D? ¿Cuáles son sus tipos? Ventajas y limitaciones de la impresión 3D y mucho 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 la ayuda de una impresora 3D. Estos modelos sólidos primero se construyen en un software CAD y luego se envían a la impresora 3D para imprimir la pieza. Como sugiere el nombre de fabricación aditiva, se agregan capas sobre capas de material de filamento para formar un modelo tridimensional.

¿Quién inventó la impresión 3D?

La tecnología de impresión 3D fue inventada por Chuck Hull en el año 1983 y se le atribuye ser el inventor de la tecnología de impresión 3D SLA. Considerando que, la tecnología de impresión 3D FDM fue inventada por Scott Crump el fundador de la empresa Stratasys.

Tipos de tecnología de impresión 3D

Los siguientes son los tipos de tecnología de impresión 3D:

• Modelado por deposición fundida (FDM)
• Estereolitografía (SLA)
• Estereolitografía enmascarada (MSLA)
• Sinterización selectiva por láser (SLS)
• Procesamiento de luz digital (DLP)
• Fusión multichorro (MJF)
• Sinterizado directo de metal por láser (DMLS)
• Fusión por haz de electrones (EBM) 
• Fabricación de objetos laminados (LOM)

Hoy analizaremos en detalle el tipo más común de impresión 3D, es decir, el modelado por deposición fundida (FDM)

¿Qué es la impresión 3D FDM?

El modelado por deposición fundida (FDM) o la fabricación de filamentos fundidos (FFF) es un proceso de fabricación aditiva en el que un filamento de plástico se calienta y se extruye a través de una boquilla capa por capa de abajo hacia arriba. A medida que el plástico se enfría, se solidifica y así se obtiene la pieza impresa en 3D.

Componentes principales de la impresora 3D FDM

La impresora 3D FDM o FFF tiene los siguientes componentes principales:

• Bobina de filamento
• Extrusora con elemento calefactor
• Alimentador
• Mecanismo de motor paso a paso
• Construir plataforma

Imagen de: Lemio, GFDL, a través de Wikimedia Commons

Bobina de filamento

La bobina de filamento es una bobina de alambre hecha de termoplásticos que tiene una sección transversal circular. El filamento viene en una variedad de colores.

Imagen de: Maurizio Pesce de Milán, Italia, CC BY 2.0, a través de Wikimedia Commons

Extrusora con elemento calefactor

La extrusora con elemento calefactor hace que el filamento termoplástico se ablande y luego se extruye a través de una boquilla.

Alimentador

El mecanismo de alimentación se utiliza para alimentar continuamente el filamento a la extrusora.

Mecanismo de motor paso a paso

Se utiliza un conjunto de motores paso a paso para proporcionar y controlar los movimientos de la extrusora y la plataforma de construcción en las direcciones X, Y y Z.

Construir plataforma

La plataforma de construcción de la impresora 3D es el lugar donde se imprime la pieza 3D.

Funcionamiento de impresoras de modelado por deposición fundida (FDM):

Imagen de:Paolo Cignoni, CC BY-SA 4.0, a través de Wikimedia Commons

La pieza que se va a imprimir en 3D se diseña primero en un software CAD.

Después de eso, se exporta como un archivo de formato .STL.

Este archivo .STL luego se envía a un software de corte, por ejemplo:Cura. En el software de corte, puede controlar los parámetros de impresión como la altura de la capa, la temperatura del filamento, etc.

Después de configurar los parámetros, el archivo se guarda en una tarjeta SD y luego se inserta en la impresora 3D. O bien, algunas impresoras 3D se pueden conectar directamente a través de un USB.

Seleccione el archivo en la impresora 3D y configúrelo según corresponda.

El mecanismo de alimentación de la impresora 3D toma el filamento y lo envía a la extrusora donde se calienta a la temperatura establecida.

Luego, el filamento se extruye capa por capa sobre la plataforma de construcción. Los motores paso a paso controlan el movimiento de la boquilla y la plataforma de construcción en consecuencia.

Materiales que se pueden imprimir en 3D

Los siguientes son los materiales comúnmente utilizados para la impresión 3D:

• Plástico de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
• Tereftalato de polietileno (PET)
• Policarbonato
• Nailon
• Fibra de carbono
• Resinas, etc.

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Aplicaciones de la impresión 3D 

Las siguientes son las aplicaciones de la impresión 3D:

Modelo impreso en 3D de una turbina de vapor | Imagen de: CMitchell, CC BY-SA 4.0, a través de Wikimedia Commons

• La impresión 3D se utiliza en la industria automotriz, desde la creación de prototipos hasta la impresión de repuestos.
• En la industria del calzado, marcas como Adidas, Nike, etc están haciendo uso de esta tecnología para la impresión de calzado.
• Hoy en día, las gafas también se imprimen en 3D.
• La impresión 3D se utiliza con fines médicos, como la impresión de implantes, la impresión de coronas y dentaduras postizas en la industria dental, los brazos robóticos, etc.
• En la industria de la educación, se utiliza para imprimir modelos 3D para una mejor comprensión y fines didácticos.
• La impresión 3D también se usa mucho para la creación de prototipos.

Ventajas de la impresión 3D 

Las siguientes son las ventajas de la impresión 3D:

• Alta flexibilidad.
• Las piezas complejas se pueden fabricar fácilmente.
• Se reduce el desperdicio de materiales.
• Calidad uniforme de las piezas impresas.
• Tasa de producción rápida.
• Los cambios se pueden hacer fácilmente en el diseño.

Desventajas de la impresión 3D 

Las siguientes son las desventajas de la impresión 3D:

• El consumo de energía de las impresoras 3D es alto.
• Las impresoras 3D son caras y requieren una gran inversión inicial.
• Por ahora, se puede imprimir una cantidad limitada de materiales.
• Mientras que la impresión 3D se producen emisiones tóxicas.
• Existen limitaciones en los acabados que se pueden obtener mediante la impresión 3D.

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Conclusión

La impresión 3D tiene el potencial de revolucionar la industria manufacturera. La impresión 3D tiene un buen alcance en muchos sectores. La impresión 3D puede ser la tecnología de fabricación del futuro. Por ahora, la tecnología es comparativamente costosa, lo cual es uno de los principales factores limitantes, sin embargo, con el avance y más y más personas familiarizándose con ella, este problema puede abordarse.
Esa es una descripción general de la impresión 3D.
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