Modelado por Deposición Fundida (FDM): Ventajas, desventajas y perspectivas prácticas

El modelado por deposición fundida (FDM) es una forma popular de fabricación aditiva que implica fundir, extruir y depositar filamento sobre una base de impresión para construir objetos capa por capa. El proceso de impresión 3D FDM está altamente automatizado, por lo que una vez que envía su archivo digital a su socio de impresión 3D, todo lo que necesitan hacer es cortarlo (slicing), enviarlo a la impresora y calibrar la base de impresión.

El FDM es una opción popular para prototipado rápido 3D, pero también puede usarse para crear dispositivos médicos, herramientas de manufactura especializadas, piezas automotrices y más. Aunque el FDM es la forma más común de impresión 3D, debe sopesar los pros y contras del modelado por deposición fundida para determinar si es el mejor proceso para sus necesidades. Aquí le contamos lo que necesita saber.

Ventajas del modelado por deposición fundida

La velocidad es una de las mayores razones para usar la impresión 3D FDM. Puede imprimir una pieza completa en unos minutos u horas, acortando sus plazos de entrega y acelerando el proceso de prototipado. El FDM también permite imprimir objetos más grandes, y el diseño fácilmente escalable de las impresoras FDM significa una baja relación coste-tamaño.

En cuanto a materiales, tiene muchas opciones con FDM. Las impresoras FDM aceptan una amplia gama de materiales y colores de filamento, y suelen ser económicas. Los materiales de filamento FDM comunes incluyen acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), tereftalato de polietileno glicol (PETG), ácido poliláctico (PLA) y nailon.

Desventajas del modelado por deposición fundida

La principal desventaja de la impresión 3D por modelado por deposición fundida es su baja resolución. No solo la altura de capa relativamente gruesa del FDM significa que no es ideal para piezas con detalles pequeños, sino que también significa que los productos terminados probablemente tendrán superficies rugosas y requerirán post-procesado para lograr un acabado más suave. Aunque el alisado por vapor, relleno de huecos y adhesión epoxi pueden mejorar la apariencia de una pieza, estos procesos también alargarán los tiempos de producción. Como resultado, las impresoras FDM no son ideales para producir piezas que requieran acabados suaves o alta resolución.

Dado que las impresoras FDM suelen colocar filamentos capa por capa en una dirección, las impresiones resultantes son anisotrópicas y propensas a romperse, especialmente donde las capas se encuentran entre sí. Por ejemplo, las piezas FDM pueden romperse fácilmente cuando enfrentan fuerzas de compresión paralelas a sus capas. Alternar entre imprimir capas en los ejes X e Y puede fortalecer una impresión, pero para la mayoría de aplicaciones, el menor peso de una pieza FDM compensa una ligera reducción en resistencia.

Las estructuras de soporte son necesarias al imprimir con FDM, lo que significa que sus impresiones requerirán más material, tiempo y post-procesado que si se fabricaran con un proceso como HP Multi Jet Fusion, que no requiere estructuras de soporte. Hay una variedad de procesos de impresión 3D que requieren estructuras de soporte, aunque pueden aumentar ligeramente los costes y plazos.

Cuándo usar FDM

Dadas estas limitaciones, hay algunos proyectos donde un proceso de impresión 3D diferente como la estereolitografía (SLA) puede ser más adecuado. Al igual que el FDM, la SLA construye piezas capa por capa, pero a diferencia del FDM, la SLA cura y endurece resina líquida mediante fotopolimerización láser. Al comparar SLA vs. FDM, deberá considerar:

Volumen de construcción

Las impresoras 3D SLA suelen tener placas de construcción más pequeñas que las impresoras FDM, limitando el tamaño de componentes o lotes. Las impresoras SLA de gran formato también son más raras, lentas, costosas y generan más desperdicio que las impresoras FDM de gran formato, por lo que si necesita imprimir una pieza grande o varias piezas pequeñas simultáneamente, el FDM podría ser más práctico.

Velocidad de impresión

Al imprimir piezas pequeñas, la diferencia de velocidad entre impresoras FDM y SLA es a menudo insignificante. Sin embargo, si necesita producir componentes más grandes rápidamente, puede usar tamaños de boquilla más grandes y capas más gruesas para acelerar el proceso de impresión con impresoras FDM. La contrapartida es que su objeto final tendrá una resolución menor. También puede usar un porcentaje de relleno más bajo para acelerar la impresión, aunque podría haber una ligera reducción en la resistencia de la pieza final.

Materiales

Las impresoras SLA aceptan varios tipos de resinas líquidas, incluyendo materiales biocompatibles, lo que hace que la tecnología sea ideal para prototipos de dispositivos médicos. Los materiales SLA no son adecuados para muchos requisitos industriales y generalmente solo vienen en negro, blanco, gris, amarillo, magenta y cian. Tendrá más opciones de material y color si usa filamentos FDM, aunque si busca materiales transparentes o translúcidos, es más probable que encuentre una buena opción para SLA. También vale la pena señalar que los filamentos FDM suelen ser más baratos que las resinas SLA y producen más piezas por unidad.

Resolución, precisión y acabado superficial

Hay una diferencia en la calidad superficial FDM vs. SLA debido a los tamaños de capa y cómo funciona cada tecnología. Típicamente, las impresoras FDM ofrecen resoluciones de impresión más bajas e incluso pueden producir piezas con líneas de capa visibles.

Por otro lado, las impresoras SLA pueden alcanzar resoluciones tan finas como 25 micras gracias a la precisión del curado láser y menor riesgo de expansión y contracción térmica. Así que podría ser mejor imprimir con una impresora SLA si tiene un diseño complejo con características delicadas, una estructura orgánica, o un componente pequeño, o si necesita acabados suaves o tolerancias dimensionales ajustadas.

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Los filamentos asequibles del FDM y sus velocidades de impresión rápidas lo convierten en el proceso ideal para crear rápidamente modelos de prueba de concepto o prototipos grandes de piezas simples. Sin embargo, está limitado por su baja resolución y acabado superficial estratificado. Si no está seguro de si el FDM es lo mejor para su proyecto, contacte a un experto.

Los ingenieros de Fast Radius pueden responder cualquier pregunta que tenga sobre las ventajas y desventajas del modelado por deposición fundida y guiarle a través de todo el proceso de producción. Incluso podemos ayudarle a optimizar su diseño para impresión 3D FDM, fabricar piezas de uso final y más. Contáctenos hoy para comenzar.

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