La cuestión de cuánto filamento tener a mano es algo que molesta a todos los usuarios de impresoras 3D FDM en un momento u otro. La mayoría de nosotros normalmente limitamos nuestras impresiones a la cantidad de filamento que tenemos. O reprogramamos cualquier proyecto más grande en función de cuándo compraríamos un carrete nuevo.
Sin embargo, hay una mejor manera de hacerlo. Y eso es lo que discutiremos aquí hoy.
Si bien tanto el peso como la longitud son formas útiles de medir el consumo de filamentos, el simple hecho de que el 99 % de las compras de filamentos se hagan en términos de peso del filamento significa que es una mejor estimación para estimar el uso de filamentos de impresoras 3D.
La mayoría de las cortadoras calculan automáticamente un peso estimado de la impresión 3D en función del tipo de material (PLA, ABS, HIPS, PETG, etc.) al cortar un archivo STL en G-Code. Busque «información dividida» o algún cuadro de diálogo de información similar dentro de la segmentación.
Para simplificar, hablaremos del peso de las impresiones 3D en PLA. Si utiliza otro tipo de filamento como conductor diario, simplemente ajuste los pesos indicados en este artículo según la diferencia de densidad entre su tipo de filamento y la densidad del PLA.
Por «uso general» nos referimos a la impresión 3D de piezas, herramientas y artefactos de vez en cuando, pero no con demasiada frecuencia ni a diario. Básicamente, cualquier cosa menos que un proyecto en toda regla.
En este caso, la mayoría de las impresiones 3D no superarían los 50 gramos de filamento (PLA). Puede salirse con la suya fácilmente manteniendo a mano 2 o 3 bobinas de filamento de 1 KG. Si utiliza una impresora 3D capaz de imprimir con 2 o 3 filamentos al mismo tiempo, sus requisitos también aumentarán en consecuencia.
Como mínimo, cada usuario debe tener 1 carrete de repuesto (se recomienda que sea de un color neutro) como reserva a prueba de fallas.
Si rutinariamente realiza proyectos completos de impresión 3D, entonces pasaría por el filamento mucho más rápido que el usuario general. Probablemente también necesite diferentes materiales o al menos diferentes colores a mano para facilitar su procesamiento posterior.
En este caso, es mucho mejor almacenar sus filamentos en función de las necesidades de su proyecto en ejecución.
Pero, ¿cómo se hace exactamente para contabilizar todo el filamento que usaría un proyecto en particular? Si tuviera un archivo STL final listo para usar, entonces, por supuesto, podría simplemente cortarlo para averiguar el peso estimado del filamento.
Hablando en nombre de la gran mayoría de los entusiastas de la impresión 3D, sin embargo, llegar a un archivo STL final no es algo que uno hace el primer día del proyecto y solo cerca del tramo final, el STL también está grabado en piedra. Por supuesto, la respuesta a este problema es, ¡estimamos!
Estimación basada en experiencia previa
Una de las formas más fáciles de estimar la cantidad de filamento que necesitaría es compararlo con proyectos anteriores ya completados.
Por ejemplo, su proyecto actual requiere que imprima en 3D un contenedor hexagonal de algún tipo. Por experiencia previa, sabe que un contenedor redondo de tamaño similar consumiría 76 gramos de filamento PLA cuando se imprimiera con un 20 % de relleno.
Ahora, un hexágono tiene bordes más definidos que un contenedor redondo y tal vez le gustaría usar un 40 % de relleno para hacerlo más resistente, por lo que, como estimación aproximada, aumentamos el peso esperado del contenedor hexagonal en un 20 % y agregamos 5 adicionales. % para tener en cuenta la diferencia de forma.
Aumentando los 76 gramos en un total de 25%, obtendríamos una estimación aproximada de alrededor de 95 gramos. Dado que estos 95 gramos se estiman a partir del material consumido del proyecto anterior, este método tiene la ventaja adicional de tener en cuenta cosas como impresiones fallidas, estructuras de soporte y niveles variables de relleno también.
Aproximación (estimación de orden de magnitud)
Los lectores más inclinados a las matemáticas estarán familiarizados con este concepto que lleva el nombre del famoso físico Enrico Fermi.
Una aproximación de Fermi solo considera el orden de magnitud o, para nuestros propósitos, el peso en gramos redondeado a 1, 10, 100 y así sucesivamente para llegar a una estimación lo suficientemente cercana del peso del filamento.
Digamos, por ejemplo, que desea imprimir en 3D un casco de cosplay para su propio tamaño de cabeza, pero no está seguro de cuánto filamento exactamente necesitaría. Un buen punto de partida sería considerar el tamaño del casco en comparación con un cubo impreso en 3D de 10 cm3 con un 100 % de relleno con PLA.
Seguramente el casco no sería sólo de 10 cm3 o 100 cm3, y posiblemente tampoco sea 1000 (10 000 cm3) veces el tamaño del cubo. Entonces, como la única selección razonable, diremos que el casco sería alrededor de 100 veces el tamaño del cubo.
Dado que la densidad del PLA es de 1,25 gramos por centímetro cúbico, nuestro cubo de relleno al 100 % pesaría exactamente 12,5 gramos. Por lo tanto, nuestro casco en un orden de magnitud de 100 veces más debería rondar los 1250 gramos con un relleno del 100 %. Si estamos imprimiendo con un 20 % de relleno, ese peso se reduciría a 250 gramos.
Ahora puedes estar pensando; «¿Seguramente una conjetura tan simple no podría ser precisa?». Y tendrías razón. Pero como estimación, la aproximación de Fermi es una excelente manera de alcanzar una precisión dentro de un orden de magnitud o una potencia de 10 de la respuesta real. Por lo tanto, el casco real solo podría ser de 100 gramos, o podría ser de 400 gramos, pero puede estar seguro de que no necesitaría más de una bobina de 1 kg de filamento para ello. Y eso es lo que necesitábamos estimar: Cuántas bobinas de filamento necesitarías para el proyecto.
Como consejo profesional, le recomendamos que evite usar un volumen geométrico como una buena manera de calcular el peso de la impresión 3D.
En primer lugar, la mayoría de las impresiones 3D tienen una forma única y, a menos que seas brillante en matemáticas, sería necesario estimar sus volúmenes simplificando el diseño a cuboides al estilo de Minecraft.
Ya no está seguro de los detalles finales de la impresión 3D, por lo que estaría haciendo múltiples conjeturas sobre el volumen de los cuboides resultantes. Esto aumenta la incertidumbre a medida que aumenta la complejidad de la impresión 3D.
En segundo lugar, un enfoque volumétrico generalmente no tendría en cuenta las estructuras de soporte, las impresiones fallidas y otras pérdidas técnicas que puede enfrentar, por lo que, en la mayoría de los casos, terminaría subestimando los requisitos de su proyecto.
Por último, está en la naturaleza humana hacer conjeturas conservadoras cuando se enfrenta a lo desconocido. En términos de estimar el filamento requerido, esto significaría invariablemente que la persona que adivina los volúmenes de las distintas partes también lo subestimaría.
Dado que no quedarse sin filamento durante la duración del proyecto es el objetivo principal de la estimación, el resultado final del enfoque del volumen geométrico es tiempo invertido en no hacer nada que valga la pena en la mayoría de los casos. Sin embargo, hacerlo puede dar una mejor estimación de cuántos carretes de filamento se deben inventariar a lo largo del tiempo.
Dado que la impresión 3D es un proceso de fabricación aditiva, el desperdicio de material es muy limitado. Con una bobina de filamento de 1 KG, probablemente imprimirías en 3D aproximadamente 990 gramos del material.
Los factores que afectan esto, por supuesto, es la calidad del filamento. Si el filamento sigue rompiéndose o atascándose, esto reduciría la cantidad efectiva de filamento con el que podría imprimir en 3D.
El otro factor es la edad y la degradación de la propia impresora 3D, lo que provocaría un aumento de los atascos, más impresiones fallidas y más pérdidas de procesos en el extremo caliente.
El mayor contribuyente a los filamentos desperdiciados no es el hardware ni el filamento, pero el diseño de impresión 3D complejo, el almacenamiento inadecuado del filamento o la configuración incorrecta de la impresora 3D es lo que conduce a un desperdicio excesivo de material.
Podría decirse que las estructuras de soporte son las que más contribuyen al desperdicio deliberado de materiales cuando se trata de impresiones 3D complejas. Las estructuras de soporte se pueden evitar dividiendo el diseño complejo en varias unidades más simples y luego adjuntándolas en el procesamiento posterior, o incorporando la estructura de soporte en la propia impresión 3D; las rejillas, los enclavamientos, las vigas y los andamios han sido parte de la arquitectura durante siglos, así que considere incorporar uno o más de ellos en su próximo proyecto.
El almacenamiento inadecuado del filamento es quizás una de las principales razones por las que los recién llegados tienen que comprar bobinas nuevas con frecuencia. Recuerde, el almacenamiento adecuado de los filamentos de la impresora 3D es en un lugar seco, alejado de la luz solar, enrollado correctamente (no enredado) y preferiblemente en un recipiente hermético.
Las impresiones fallidas son otro de los principales culpables de que se desperdicie filamento precioso. La mejor manera de minimizar el riesgo de impresiones fallidas es aprender sobre su material y la configuración óptima de la impresora 3D con algunas impresiones de prueba antes de realizar cualquier impresión 3D real. Aprender de los errores de los demás es la mejor manera de evitar cometer esos mismos errores.