Guía de todo lo que debe saber sobre la impresión 3D

 Este artículo servirá de guía de referencia para los aspirantes a profesionales de la fabricación aditiva que quieran aventurarse en lo referente a la impresión 3D. Comprenderá los fundamentos de las impresoras 3D de sobremesa, una distinción básica entre dos formas, las impresoras FDM y SLA, el software de diseño y su función, el proceso de calibración, algunos problemas comunes durante el proceso de impresión 3D, los resultados satisfactorios y el uso en diversos campos como la sanidad, la industria automovilística, la educación y muchos más. Aprenda los principios de la impresión 3D para poder involucrarse en esta prometedora industria.

Guía para principiantes sobre la impresión en 3D: Esto es todo lo que debe saber

Esta tecnología ha beneficiado a muchos campos porque en lo que respecta a la impresión 3D es una herramienta única que puede utilizarse para fabricar objetos de forma eficaz. Mediante el moldeo por inyección y otros procesos de fabricación aditiva como FDM, SLS, SLA, ha revolucionado el diseño de productos así como el desarrollo de prototipos. Especialmente se ha demostrado que funciona en campos como la creación de prototipos, la educación, la medicina y otros, lo que indica su versatilidad.

Para que la guía sea completa para un recién llegado al mundo del Impresión en 3DEsta guía tratará de describir todos los factores y condiciones necesarios que cualquier persona debe tener en cuenta al principio. Se tratarán los fundamentos de la impresión 3D, los tipos de impresoras como FDM, SLS y SLA, las cosas a tener en cuenta a la hora de diseñar, si es usted nuevo en lo referente a la impresión 3D, y algunas de las cosas con las que probablemente se encontrará. Además, también se tratarán las posibilidades de uso de las impresoras 3D en la automoción, la industria aeroespacial e incluso en más campos. Al final de esta guía, los lectores dispondrán de los conocimientos fundamentales para embarcarse en su viaje por la impresión 3D.

Conceptos básicos de impresión 3D

¿Qué es la impresión en 3D?

La impresión en 3D se identifica generalmente como moldeo por apilamiento o fabricación aditiva; se trata de un curso de modelado de objetos de naturaleza tridimensional a partir de archivos pecuniarios o digitales. En lugar de la fabricación sustractiva, que elimina material y es más convencional, en lo que respecta a la impresión 3D deposita capas de un material siguiendo un plano 3D determinado.

Historia de la impresión en 3D

La impresión en 3D se remonta a la década de 1980, cuando Chuck Hull desarrolló el primer método comercial para desarrollar un objeto conocido como estereolitografía. En la década de 1990 se desarrollaron otros métodos, como el modelado por deposición fundida y el sinterizado selectivo por láser, entre otros. Aunque la tecnología de impresión en 3D recibió atención en la década de 2000, comenzó a experimentar propensión en la década de 2010 a medida que se concedían patentes, lo que redujo Costes de las impresoras 3D.

¿Cómo funciona la impresión en 3D?

La impresión en 3D requiere un modelo tridimensional, que es cortado en finas capas por el software de impresión 3D correspondiente antes de ser procesado. A continuación, la impresora sintetiza esta estructura manipulando y solidificando estas capas sucesivas a partir del material dado utilizando diferentes formas de fabricación aditiva. Se depositan en capas como la extrusión de material termoplástico calentado (Modelado por deposición fundida/FDM), el curado de resina fotopolímera líquida mediante láser ultravioleta (Estereolitografía/SLA), o la fusión de partículas que pueden ser de plástico, metal o cualquier composición mediante el uso de una fuente de energía como el láser (Sinterización selectiva por láser/SLS o Fusión selectiva por láser/SLM).

Tipos de impresoras 3D

Modelado por deposición fundida (FDM)

La FDM es la impresora 3D más común y menos costosa del mercado entre todas las opciones disponibles. En FDM, los polímeros reciclados como PLA, ABS, HIPS, etc. en forma de filamentos se introducen en la impresora desde una aguja de extrusión calentada. A continuación, la impresora mueve la boquilla con mucho cuidado con la ayuda del código G para extruir finas capas de plástico fundido para construir el objeto a partir de la base en capas.

Sinterizado selectivo por láser (SLS)

El SLS funciona con el mecanismo de lecho de polvo como otras tecnologías de AM; donde un láser de alta potencia funde selectivamente regiones concretas de un material en polvo -nilón, metales, arena o incluso células- en una forma sólida de un objeto de impresión 3D concerniente. Las configuraciones multifacéticas que tienen secciones definidas que se mueven en el interior pueden desarrollarse de forma bastante sencilla. Impresoras SLS suelen ser más caras que otras, pero son capaces de crear prototipos funcionales y piezas de productos finales a un ritmo más rápido.

Estereolitografía (SLA)

La SLA solidifica la resina líquida de fotopolímero en piezas sólidas siguiendo el modelo digital capa a capa mediante un láser UV.Produce prototipos precisos con un acabado superficial suave adecuado para aplicaciones que implican pequeños detalles intrincados, como joyería, modelos dentales,etc. SLA El moldeo en resina proporciona prototipos listos para el moldeo y la fabricación.

Otros tipos de impresora

Otros métodos comunes relativos a la impresión 3D son el procesamiento digital de la luz (DLP), la fusión de lecho de polvo, la fusión por haz de electrones (EBM), la impresión polyjet, etc. El DLP tiene una proyección digital pero cura capas completas juntas, mientras que el EBM funde completamente el polvo metálico. La impresión 3D por chorro de tinta deposita diversas gotas de material para construir modelos. La ampliación de las opciones de materiales como carbones, vidrios, etc. permite aplicaciones únicas en todos los sectores.

Diseño para impresión 3D

Software de modelado 3D

El software de diseño asistido por ordenador (CAD) es esencial para modelar los objetos relativos a la impresión en 3D. Las opciones de software gratuito más populares son TinkerCAD, Autodesk Fusion 360 y Blender. Los paquetes comerciales incluyen SolidWorks, AutoCAD e Inventor. Los programas CAD permiten generar prototipos digitales y visualizar diseños.

Factores para el éxito de una impresión en 3D

Ciertos factores garantizan el éxito de la impresión. Es importante el tamaño adecuado del objeto teniendo en cuenta la ciencia de los materiales, como la resistencia, la flexibilidad y la resistividad a la temperatura de polímeros, metales, cerámicas, compuestos, etc. El grosor correcto de la pared, la densidad, el acabado de la superficie, los detalles y la gestión de los voladizos para evitar fallos son fundamentales.

Tipos de archivo comunes

El tipo de archivo más utilizado para lo relativo a la impresión en 3D es el STL (Standard Tessellation Language), ya que sólo define la geometría de la superficie. El STL necesita ser rebanado para que las orientaciones de las capas individuales sean reconocidas por el G-Code. Slic3r y CURA son ejemplos de programas de rebanado que orientan las impresiones, añaden soportes cuando es necesario y optimizan las alturas de las capas para obtener los mejores resultados. Otros formatos son OBJ, 3MF, AMF, etc. Es importante ajustar correctamente la escala del modelo, la orientación y el corte para optimizar el proceso sin problemas.

El software de modelado, los programas de corte junto con la comprensión de los factores para crear modelos que se impriman bien ayudan a aprovechar todo el potencial de los materiales disponibles para la creatividad, así como las aplicaciones funcionales en todas las industrias mencionadas anteriormente. Con el auge de la fabricación personal y los conceptos de fabricación distribuida, la demanda de herramientas fáciles de usar en lo que respecta a la impresión en 3D no deja de crecer con el tiempo.

Consejos para principiantes

Calibración e impresiones de prueba

La calibración es importante para una impresión consistente. Nivele la placa de impresión para conseguir una adherencia adecuada de la primera capa. Calibre los pasos del extrusor para garantizar una deposición precisa del material. Realice impresiones de prueba con modelos de impresión 3D básicos para validar los ajustes de la máquina antes de realizar impresiones complejas.

Selección y almacenamiento del filamento

Elija filamentos adecuados para su impresora y las aplicaciones previstas. El PLA es ecológico, pero el ABS es más resistente. Guarde los filamentos en recipientes sin humedad, ya que la humedad ambiental corroe el plástico con el tiempo. La humedad provoca fallos durante la impresión que requieren su sustitución.

Problemas comunes y soluciones

El alabeo se produce por un enfriamiento rápido, una mala adherencia o ciclos de calentamiento intensos. Añada una cama calentada, un borde/borde o un cerramiento. La falta de precisión dimensional puede deberse a una temperatura incoherente, a cambios de velocidad o a modelos cortados incorrectamente. La retracción y el cabotaje evitan las manchas. Los voladizos requieren un andamiaje impreso o un ajuste óptimo de las capas para evitar el pandeo. La nivelación del lecho, la recalibración y unas condiciones de impresión adecuadas suelen resolver los problemas para obtener resultados fiables.

Las impresoras aptas para principiantes, unas buenas bobinas de filamento, una rutina de calibración, realizar las primeras impresiones a modo de prueba y familiarizarse con los retos habituales antes de realizar proyectos avanzados hacen que la impresión 3D sea una experiencia de aprendizaje agradable y a su propio ritmo. La paciencia, el aprendizaje de los fracasos y la búsqueda de ayuda de la comunidad cultivan una afición gratificante para toda la vida.

Aplicaciones de la impresión 3D y aspectos futuros

Creación rápida de prototipos

La impresión 3D en la creación de prototipos permite a los fabricantes crear prototipos más rápidamente y a un coste inferior en comparación con los métodos tradicionales. Esto acelera considerablemente los ciclos de desarrollo de los productos. Las estructuras internas complejas son realizables.

Educación

Los Makerspaces están revolucionando la enseñanza STEAM y utilizan la impresión 3D para visualizar conceptos abstractos a través del aprendizaje práctico. Los alumnos imprimen sus propias creaciones para adquirir experiencia en diversas disciplinas.

Aplicaciones médicas

En el ámbito sanitario, los modelos anatómicos impresos en 3D ayudan a la planificación prequirúrgica y las prótesis personalizadas mejoran la atención al paciente. Las futuras técnicas de bioimpresión podrán imprimir tejidos vivos e incluso órganos enteros evitando las limitaciones de los donantes.

Otras industrias

Los sectores de automoción, aeroespacial y defensa fabrican componentes especializados que no pueden fabricarse de forma convencional. La personalización masiva a través de la impresión 3D bajo demanda satisface las preferencias de los consumidores en las industrias mencionadas anteriormente.

A medida que la ciencia de los materiales avanza incorporando la nanotecnología y nuevos biomateriales, en lo que respecta a las capacidades de impresión en 3D, impulsará la sostenibilidad mediante una fabricación de precisión con un mínimo de residuos para diversos sectores, desde las infraestructuras hasta la tecnología espacial. La integración de la robótica, la inteligencia artificial y el blockchain con las técnicas aditivas transformará las plantas de producción en todo el mundo. Mientras que la técnica retos En cualquier caso, el futuro de la impresión en 3D parece indudablemente brillante.

conclusión

La impresión en 3D ha revolucionado los campos del diseño y la fabricación al introducir métodos de fabricación digital. Esta guía pretende cubrir los fundamentos relativos a la impresión 3D esenciales para que un principiante comprenda cómo puede aprovechar su potencial. Desde la navegación por las diversas tecnologías y materiales de las impresoras 3D hasta el diseño de modelos optimizados, para imprimir con éxito es necesario aplicar los principios que aquí se exponen.

Con una calibración adecuada de la máquina y familiarizándose con las soluciones para la resolución de problemas, pueden evitarse la mayoría de los problemas comunes. A medida que la tecnología avance integrada con otras innovaciones, las aplicaciones seguirán diversificándose. Sin embargo, el núcleo de la impresión 3D permanecerá: el poder de transformar ideas abstractas en objetos tangibles con aplicaciones que beneficien a la humanidad más allá de las fronteras. Con los conocimientos fundamentales adquiridos en esta guía, uno puede embarcarse en un apasionante viaje concerniente a la impresión 3D.

Preguntas frecuentes

¿Es la impresión 3D apta para principiantes?
Las impresoras 3D de sobremesa son cada vez más asequibles y fáciles de usar para los principiantes. Sin embargo, la configuración de la máquina y la comprensión del software de diseño tienen una curva de aprendizaje. Pero muchos recursos en línea ayudan a simplificar el proceso.

¿Cuánto tiempo se tarda en imprimir un objeto en 3D?
El tiempo de impresión depende del tamaño del objeto, el material, el grosor de la capa y la velocidad de la impresora. Como estimación aproximada, los objetos pequeños pueden tardar entre 1 y 8 horas, mientras que las piezas funcionales más grandes podrían tardar entre 1 y 5 días en imprimirse.

¿Es mejor el PLA o el ABS para un principiante?
El PLA es barato y produce menos emisiones nocivas. Es más fácil de imprimir para los principiantes que el ABS flexible. Sin embargo, las piezas de ABS son más resistentes y soportan temperaturas más altas. Así que el PLA funciona bien para proyectos iniciales de aprendizaje.

¿Cómo puedo arreglar una impresión 3D chapucera?
Los problemas que causan impresiones fallidas, como el alabeo o la delaminación, a veces pueden arreglarse utilizando vapor de acetona o limpieza ultrasónica. Las impresiones muy dañadas pueden reiniciarse desde los soportes. Por último, los ajustes de calibrado pueden evitar errores recurrentes.