Imaginamos que los legos en la materia considerarán que imprimir en 3D es un proceso sencillo. Es lo mismo que abrir un documento y pulsar el botón de impresión, ¿no? En realidad, la impresión 3D es un proceso inmensamente técnico que requiere conocimientos considerables para llevar a cabo la creación, la configuración y el acabado del producto impreso en 3D completo. En este blog, exploramos algunos de los términos técnicos más comunes en la impresión 3D, además de abordar las complejidades de la fabricación aditiva, el diseño CAD, el código G, los extrusores y mucho más.
Alabeo: deformación o elevación de los bordes o de las esquinas de una pieza impresa que se produce durante o después de imprimirla. Ocurre cuando algunas áreas de la pieza impresa se contraen o se separan del lecho de impresión, de tal forma que se obtiene una pieza final deformada o distorsionada. Hay varios factores que contribuyen al alabeo, tales como las fluctuaciones de temperatura, la mala adherencia del lecho, la impresión en grandes superficies planas y las altas temperaturas de impresión. El alabeo se puede mitigar empleando varias técnicas, como el uso de un lecho de impresión calentado, una caja, el uso de ayudas de adhesión y la optimización de la configuración de impresión.
Altura de capa: se refiere al grosor vertical de cada capa que compone un objeto impreso. Cuando se utiliza la impresión 3D, la pieza se fabrica en una impresora capa por capa. La altura de capa determina el grosor de cada una de ellas. Así pues, si la altura de capa se establece en 0,2 mm, cada capa de la pieza impresa tendrá un grosor de 0,2 mm. Cuanto menor sea la altura de la capa, más fino será el detalle. Cabe señalar que las capas más finas pueden aumentar el tiempo que se tarda en imprimir la pieza (porque la impresora debe crear más capas).
Atascos: se producen cuando el filamento (material utilizado para imprimir) se atasca o bloquea en el extrusor, la boquilla u otra parte del sistema de alimentación de la impresora 3D, lo que interrumpe el proceso. Hay varios factores que contribuyen a que se produzcan atascos, tales como problemas con los filamentos (enredos, nudos o irregularidades), problemas con el extrusor (obstruido o parcialmente bloqueado), ajustes de impresión y problemas mecánicos.
Balsa: estructura suplementaria que va impresa debajo de la pieza propiamente dicha. Se trata de una o varias capas adicionales que sirven como base o estructura de soporte. La balsa se imprime directamente sobre el lecho de impresión y constituye una base estable para las primeras capas. Las balsas pueden ayudar a mejorar la adherencia y aportar soporte para salientes, nivelación y calibración.
Boquilla: pieza encargada de depositar y dar forma al material utilizado para crear las capas que constituyen la pieza final. La boquilla suele estar hecha de latón (aunque ocasionalmente se utilizan otros materiales resistentes al calor). Están disponibles en varios tamaños que van desde 0,2 mm hasta 1 mm de diámetro. El más común es el de 0,4 mm. El tamaño de la boquilla afecta al nivel de detalle, a la velocidad de impresión y al caudal de material. Las boquillas más pequeñas son adecuadas para diseños de piezas intrincadas que requieren detalles finos. Las boquillas más grandes permiten acelerar el proceso de impresión.
CAD (diseño asistido por ordenador): uso de tecnología informática para crear, modificar, analizar u optimizar diseños destinados a diversos fines. El software CAD permite a diseñadores, ingenieros, arquitectos y otros profesionales producir objetos o sistemas bidimensionales (2D) y tridimensionales (3D) precisos.
Cinta Kapton: cinta adhesiva resistente al calor que se utiliza con frecuencia en la impresión 3D (FDM). Está hecha de poliimida, un material que soporta altas temperaturas (de entre 200 y 300 grados Celsius o incluso más, en algunos casos). Es frecuente aplicar cinta Kapton en el lecho de impresión, sobre todo en las impresoras que no cuentan con un lecho calentado incorporado para los que requieren temperaturas de lecho más altas. La finalidad principal de la cinta es proporcionar una superficie plana, duradera y resistente al calor a la que puedan adherirse las primeras capas de la impresión. Esto contribuye a prevenir el alabeo y favorece la adhesión, especialmente con materiales como el ABS que tienden a deformarse si el lecho de impresión no se calienta lo suficiente. La cinta Kapton presenta una excelente conductividad térmica, lo que le permite distribuir el calor de manera uniforme por la superficie de impresión.
Código G: conjunto de instrucciones o comandos en un lenguaje estandarizado que indica a la impresora 3D (FDM) cómo hay que crear una pieza. Se trata de una secuencia de códigos alfanuméricos que controlan el movimiento, la velocidad, la temperatura y otros parámetros necesarios para producir una pieza impresa en 3D. Se genera a partir del software de corte (que convierte un modelo 3D en una sucesión de capas imprimibles). Los comandos específicos del código G guían el extrusor y la placa de fabricación de la impresora, e incluyen instrucciones para los movimientos a lo largo de los ejes X, Y y Z, las velocidades de extrusión, las temperaturas de calentamiento y enfriamiento, las velocidades del ventilador y otros ajustes pertinentes para el proceso de impresión. Aquí tienes un ejemplo de algunos comandos de código G.
- G0/G1: mover a una posición específica a una velocidad determinada
- G28: situar los ejes en el punto inicial (regreso al punto de referencia)
- G92: definir la posición actual en las coordenadas especificadas
- M104: establecer la temperatura del extrusor
- M140: establecer la temperatura del lecho
- M106: controlar la velocidad del ventilador
Control de la calidad: serie de procesos y medidas que se implementan para velar por que los objetos impresos cumplan con los estándares, las especificaciones y las características deseados. En Protolabs, utilizamos y ofrecemos una amplia variedad de controles de la calidad y certificaciones, tales como ISO 13485 para piezas médicas, análisis de polvo y trazabilidad de materiales, inspección de la calidad y un largo etcétera. Puedes informarte los demás procesos de control de la calidad que ofrecemos aquí.
Curado UV: técnica de posprocesamiento que se utiliza sobre todo en procesos de impresión 3D con resina, como la estereolitografía. Este proceso utiliza resina de fotopolímero líquido, que se solidifica, o cura, cuando se expone a determinadas longitudes de onda de luz ultravioleta (UV). Cuando finaliza el ciclo de impresión de una pieza hecha de un material de resina, lo habitual es que no esté solidificada por completo. Permanece en un estado semisólido y puede presentar un exceso de resina sin curar en su superficie. El curado UV expone la pieza a luz ultravioleta adicional para endurecer y solidificar completamente la resina. De este modo, se consigue que el objeto alcance sus máximas propiedades mecánicas.
El curado UV mejora la resistencia, la durabilidad y el acabado de superficie de las piezas impresas en 3D.
Deposición: proceso que consiste en añadir el material capa por capa para fabricar un objeto tridimensional. Esta técnica consiste en depositar sucesivas capas de material a partir de un diseño o modelo digital creado mediante software CAD. En las tecnologías de impresión 3D basadas en deposición, como el modelado por deposición fundida o la fabricación con filamentos fundidos, se introduce un filamento de termoplástico en una boquilla calentada. El material se funde y se extruye sobre la placa de fabricación del objeto o sobre capas anteriores siguiendo las trayectorias precisas que determina el modelo digital. A medida que se deposita cada capa, se fusiona con las capas anteriores o se solidifica sobre ellas para ir formando gradualmente la pieza final.
Eje X: suele ser el eje horizontal que va de izquierda a derecha, perpendicular a los ejes Y y Z.
Eje Y: por lo general, eje horizontal que va desde la parte delantera a la parte posterior de la impresora, perpendicular a los ejes X y Z.
Eje Z: normalmente, eje vertical que va hacia arriba y hacia abajo, perpendicular a los ejes X e Y.
Extrusor: mecanismo responsable de fundir y depositar el material del filamento en la placa de fabricación a fin de crear el objeto capa por capa. Se trata de un componente esencial en la impresión por deposición como el FDM (modelado por deposición fundida).
Fabricación aditiva: también denominada impresión 3D, consiste en crear objetos tridimensionales añadiendo material capa por capa. Como su nombre indica, se trata de un proceso aditivo, no sustractivo como el mecanizado CNC. Existen varias tecnologías de fabricación aditiva, tales como la estereolitografía (SLA), el sinterizado directo de metal por láser o la Multi Jet Fusion. La fabricación aditiva ofrece flexibilidad, velocidad y la posibilidad de crear geometrías complejas que serían difíciles o imposibles de lograr utilizando los métodos de fabricación tradicionales.
Filamento: material que se introduce en el extrusor de una impresora 3D y constituye la sustancia principal con la que crear las piezas (mediante impresión por deposición). Los filamentos están disponibles en diversos tipos y composiciones, tales como ABS, PETG, TPU y nailon.
Lecho calentado: plataforma sobre la que se construye, capa por capa, el objeto que se va a imprimir. El lecho se calienta a una temperatura específica, que suele oscilar entre 50 y 100 grados Celsius, o incluso más, según el material de que esté hecho el filamento utilizado. El objetivo principal del lecho térmico es evitar el alabeo y mejorar la adhesión entre la primera capa de la impresión y el lecho propiamente dicho.
Micropasos: técnica que se utiliza para mejorar el control y lograr una impresión más lisa.
Cada paso se divide en otros más pequeños, de tal forma que se reducen los incrementos de movimiento.
Si un motor paso a paso realiza 200 pasos por revolución, cada uno de ellos se divide en 16 micropasos. En este caso, el motor paso a paso realizará 3200 micropasos por cada revolución completa.
Entonces, ¿por qué utilizar micropasos? Los micropasos pueden ser beneficiosos por varias razones, como suavizar el movimiento y mejorar la precisión.
Nivelación del lecho de impresión: proceso que garantiza que la superficie de fabricación de la impresora 3D esté perfectamente alineada y paralela a la boquilla. Un lecho de impresión nivelado es esencial para lograr la adhesión y una altura de capa constante. Si el lecho está desnivelado o demasiado lejos o cerca de la boquilla, se pueden producir problemas de adhesión, lo que provocará una mala calidad de la impresión o incluso que no se imprima nada. Una nivelación correcta del lecho de impresión también ayuda a mantener constante la altura de las capas de toda la superficie de fabricación. Esto asegura uniformidad y precisión en la pieza impresa.
Placa de fabricación: superficie sobre la que se fabrica el objeto.
Relleno: estructura interna de una pieza impresa. Suele ser un patrón de líneas, cuadrículas o triángulos. La densidad del relleno se puede ajustar, además de especificar qué parte del espacio interior se llenará de material. Esto sustituye a la impresión de una pieza sólida, que requeriría mayor consumo de material y llevaría más tiempo. También afecta al peso de la pieza. La elección del relleno depende en gran medida de las características que deba tener la pieza. Si una pieza requiere un alto nivel de integridad estructural o va a soportar mucho peso, podría ser conveniente aumentar el porcentaje de relleno para dotarla de mayor resistencia. Ajustar la densidad del relleno permite lograr un equilibrio entre resistencia, consumo de materiales y tiempo de impresión.
Saliente: material que sobresale más allá de la capa anterior sin ningún soporte que lo sustente por debajo. En esencia, es un área en la que la impresora deposita el material en el aire. Los salientes pueden plantear desafíos, porque el material fundido tiende a gotear o a descolgarse cuando se imprime en suspensión. Si no cuentan con el soporte adecuado, es posible que estas secciones no se impriman con precisión. La mayoría de las impresoras 3D pueden realizar pequeños salientes sin soporte adicional hasta un ángulo determinado (que suele ser de 45 grados) sin poner en riesgo la calidad de la impresión. Sin embargo, a medida que el ángulo del saliente aumenta y supera la capacidad de la impresora para imprimir sin soporte, se hace necesario utilizar estructuras de soporte.
Estas proporcionan apoyo temporal a los salientes durante el proceso de impresión (literalmente, los apuntalan para que no se desmoronen). Una vez finalizada la impresión, estos soportes se retiran de forma manual o se disuelven.
Software de corte: software que convierte un modelo 3D (normalmente en formato de archivo STL u OBJ) en instrucciones (código G) que la impresora 3D puede entender y ejecutar. Corta el modelo 3D en finas capas horizontales y genera un conjunto de instrucciones que indican a la impresora cómo fabricar cada capa a fin de crear el objeto impreso final. El software de corte permite a los usuarios configurar diversos parámetros y ajustes que influyen en el proceso de impresión, tales como la altura de la capa, la velocidad de impresión, la densidad del relleno, las estructuras de soporte, el borde, balsa o falda, y la temperatura de impresión.
Trayectoria: se refiere a la ruta concreta que sigue el cabezal de impresión (o extrusor) mientras deposita el material y crear cada capa de la pieza impresa. La trayectoria determina cómo se moverá la impresora sobre cada capa. También determina los patrones de relleno, el perímetro (paredes exteriores), las capas superior e inferior y las estructuras de soporte. Es fundamental optimizar la trayectoria de la impresora para obtener una impresión precisa con el acabado de superficie, la resistencia y la precisión dimensional deseados.
Viscosidad: propiedad de los fluidos que mide su resistencia a fluir. Según la superficie de impresión 3D utilizada, el efecto de la viscosidad puede variar. Por ejemplo, en el modelado por deposición fundida (FDM), la viscosidad afecta la suavidad con la que fluye el material a través de la boquilla extrusora de la impresora. Un filamento con mayor viscosidad puede tener dificultades para fluir, lo que provocará obstrucciones y causará un flujo irregular. En cambio, una viscosidad menor puede provocar un flujo excesivo y hacer que se formen hilos o inflexiones entre las secciones. En los métodos de impresión con resina, como la estereolitografía (SLA), la viscosidad afecta a cómo se extiende el material en la plataforma de fabricación y se solidifica cuando se expone a la luz. Las resinas con mayor viscosidad tienden a extenderse menos, lo que da lugar a piezas menos detalladas o a dificultades para obtener superficies lisas. Las resinas con menor viscosidad fluirán fácilmente, lo que permitirá obtener mejores detalles en las impresiones complejas, pero podrían causar desbordamientos o imprecisiones si no se controlan adecuadamente.
Hay muchos otros términos de impresión 3D que es probable que oigas nombrar; para obtener más información, visita nuestro glosario.