La impresión 3D FFF, o fabricación de filamentos fundidos, es un proceso de fabricación aditiva (AM) en el que el material termoplástico se empuja a través de una boquilla calentada para crear objetos capa por capa.
¿Qué es la impresión 3D FFF?
Si bien tiene sus orígenes como una tecnología de fabricación patentada de la década de 1980, FFF de escritorio realmente despegó hace poco más de 10 años cuando expiraron las patentes y proyectos como la iniciativa de código abierto RepRap llevaron a una mayor innovación y asequibilidad.
Hoy en día, la tecnología FFF suele ser una solución de menor costo en comparación con otros procesos de impresión 3D, tanto en términos de inversión inicial como de costos de funcionamiento. También es conocido por ser fácil de entender y usar, lo que lo hace ideal tanto para ingenieros ocupados como para niños de escuela primaria.
Pero ha demostrado ser tan fiable, preciso y capaz de producir piezas robustas a lo largo de los años que la mayoría de las organizaciones líderes en fabricación, diseño y educación del mundo ahora lo utilizan para impulsar la innovación.
El proceso de impresión 3D FFF
Usos de la impresión 3D FFF
Veamos más de cerca las aplicaciones de la impresión 3D FFF:
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Fabricación. Con tiempos de entrega más rápidos que la subcontratación y una amplia gama de materiales de ingeniería, la impresión 3D FFF se usa ampliamente en las industrias manufactureras. Las impresoras 3D ofrecen piezas de repuesto y herramientas rápidas para mantener el máximo tiempo de actividad y productividad en la línea de producción. Y se utilizan para crear de forma flexible piezas de uso final, como indicadores de calidad personalizados o primeras ejecuciones de lotes pequeños, para acelerar el tiempo de comercialización de un producto.
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Prototipos. Los materiales de bajo costo y los cortos tiempos de impresión hacen que la impresión 3D FFF sea ideal para el proceso de diseño iterativo. Los prototipos impresos en 3D se pueden utilizar para visualizar conceptos o probar funcionalmente piezas técnicas
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Educación. El hardware FFF asequible y fácil de usar permite una variedad de aplicaciones educativas, desde involucrar a los estudiantes más jóvenes con los conceptos básicos de STEAM hasta proporcionar laboratorios de producción para que los estudiantes universitarios trabajen en proyectos de ingeniería y desarrollen habilidades para el lugar de trabajo moderno.
Ford ahorró aproximadamente € 1,000 por herramienta al desarrollar ayudas de fabricación impresas en 3D utilizando impresoras Ultimaker
Obtenga más información sobre la gama de aplicaciones de impresión 3D y cómo los ingenieros de AM experimentados las identifican en este episodio del podcast Talking Additive.
materiales FFF
Los polímeros plásticos son los materiales más utilizados para la tecnología FFF, de los cuales hay muchos para innumerables usos.
Los compuestos que combinan un polímero con fibras de carbono, metal, vidrio u otros materiales también se usan ampliamente para diversos beneficios estructurales, aunque no se pueden imprimir de manera confiable en todas las impresoras 3D FFF. Técnicamente, también es posible imprimir alimentos y pastas biológicas mediante la tecnología de impresión 3D, aunque esto suele reservarse para aplicaciones experimentales o de investigación.
Otra categoría importante de material para las impresoras FFF se conoce como material de «soporte». Esto es necesario cuando la orientación o la forma de una pieza hacen que sea imposible imprimir de abajo hacia arriba, por ejemplo, una pieza con un voladizo grande. Los materiales de soporte están diseñados para ser fáciles de quitar.
El material para las impresoras 3D FFF generalmente se vende como bobinas de filamento, cada una con un contenido de 250 g a 1 kg de material.
Algunas impresoras 3D pueden imprimir piezas con múltiples materiales o colores
Carga de filamento en una impresora Ultimaker S5 Pro Bundle
Si estás pensando en comprar una impresora 3D, comprueba siempre los materiales compatibles.
Para algunos, puede estar limitado a usar dos o tres materiales. Otros impresores pueden afirmar que trabajan con cualquier material, pero pronto desarrollan problemas técnicos debido al desgaste causado por la impresión de materiales compuestos abrasivos. Y algunas impresoras 3D FFF se limitan a utilizar únicamente los materiales patentados del fabricante, mientras que otras ofrecen un sistema de filamento abierto (como Ultimaker) compatible con productos de terceros.
Algunos de los polímeros de impresión 3D FFF más comunes son PLA (ácido poliláctico), que a menudo se usa como material para «principiantes» debido a su facilidad de uso, y ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), que ofrece algunas propiedades mecánicas superiores y resistencia al calor. .
Pero con miles de filamentos en el mercado, vale la pena profundizar un poco más en sus propiedades para comprender cuántas aplicaciones son posibles con una impresora 3D FFF de alta calidad.
| PLA (ácido poliláctico) | Excelente calidad superficial y detalle. Propiedades mecánicas y térmicas no adecuadas para algunas aplicaciones |
| ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) | Material fuerte y dúctil con resistencia al desgaste y tolerancia al calor. |
| Nailon (poliamida) | Fuerte pero flexible, con buena resistencia química, al impacto y a la abrasión |
| PETG (tereftalato de polietileno modificado con glicol) | Buena tenacidad y resistencia al desgaste, con resistencia química contra muchos fluidos industriales. |
| CPE (copoliéster) | Duradero y flexible con un acabado brillante y buena resistencia al impacto y al calor. |
| PC (policarbonato) | Material fuerte y resistente con resistencia al calor hasta 110 °C |
| TPU (poliuretano termoplástico) | Material flexible con propiedades similares a la goma. Proporciona alta resistencia al impacto y al desgaste. |
| PP (polipropileno) | Duradero, resistente y resistente a la fatiga. Mantiene la forma después de torsión, flexión o flexión. |
| PVA (alcohol polivinílico) | Material soluble en agua utilizado para crear soportes para voladizos y cavidades |
La tabla anterior cubre los principales polímeros que puede imprimir en una impresora 3D profesional. ¿Quiere encontrar el material compuesto adecuado para sus aplicaciones de impresión 3D? Vea nuestro seminario web sobre compuestos para impresión 3D.
Impresoras 3D FFF
Aunque todas las impresoras 3D FFF se basan en el mismo proceso, sus capacidades difieren mucho.
Una de las mayores diferencias puede estar en la compatibilidad del material (consulte la sección anterior), siendo el hardware especialmente importante para definir qué tipo de compuestos se pueden imprimir.
El tamaño es otro diferenciador clave de las impresoras 3D FFF. El espacio imprimible (que limita el tamaño de una sola impresión o lote) se denomina volumen de construcción o sobre de construcción. Esto puede variar considerablemente: desde 10 cm (3,9 pulgadas) de espacio imprimible en las dimensiones X, Y y Z, hasta alrededor de 1 metro (39 pulgadas) en una o más de estas dimensiones en las unidades más grandes. Tenga en cuenta que una plataforma de construcción rígida y estable ayuda al proceso FFF, por lo que las impresoras de gran formato generalmente significan una compensación en la calidad.
Un ejemplo de los diferentes tamaños y configuraciones posibles con las impresoras 3D FFF
Las diferentes funciones de una impresora FFF son demasiadas para destacarlas en una introducción, por lo que a continuación se incluyen definiciones de algunas de las más importantes:
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Placa de construcción o plataforma. La superficie sobre la que se extruye el material y luego se enfría para formar la pieza impresa. Por lo general, está hecho de vidrio o metal. Una impresora 3D estándar profesional debe ofrecer una placa de construcción calentada, lo que permite el uso de más materiales
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Boquilla. La boquilla extruye el material fundido. Se aloja en el cabezal de impresión y se coloca a través de un pórtico operado por motores paso a paso. La cantidad de boquillas que tiene una impresora determinará cuántos materiales se pueden combinar en una impresión, generalmente uno o dos (conocido como extrusión simple o doble)
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Alimentador. El mecanismo que alimenta el filamento del carrete a la impresora.
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Mostrar. La interfaz a través de la cual se controla la impresora
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Conectividad. Muchas impresoras 3D ofrecen conectividad de red local o en la nube para operación remota
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Control de ambiente. Si bien algunas impresoras 3D FFF son poco más que plataformas abiertas, encerrar la cámara de construcción y agregar control ambiental (como el Ultimaker S5 Pro Bundle) ofrece beneficios tanto de calidad de impresión como de seguridad.
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manejo de materiales El filamento se carga y almacena de muchas maneras diferentes en las impresoras 3D FFF. Esto puede variar desde impresoras básicas, donde el carrete debe colocarse por separado, hasta soluciones profesionales que ofrecen carga frontal y cambian automáticamente los carretes cuando termina un filamento.
Puede comparar las características de las impresoras 3D Ultimaker aquí.
Por último, es importante mencionar el software. A menos que tenga todas las impresiones 3D que necesitará en una memoria USB, no podrá hacer mucho sin el software adecuado.
En la impresión 3D, el software juega dos papeles importantes. Primero, un programa de «corte» como Ultimaker Cura es esencial para preparar un archivo de diseño (como un STL) para imprimir. Cargue el archivo en este software, elija la configuración de impresión deseada (como rápida o con detalles adicionales), y lo «cortará» en capas y luego creará un formato de archivo que la impresora entienda.
Preparación de un modelo para su impresión en 3D con el software Ultimaker Cura
Este trabajo de impresión se puede transferir a la impresora manualmente (como en una memoria USB) o enviarse de forma remota a través de la red o la nube. Aquí es donde el software puede desempeñar el papel de enviar, poner en cola y rastrear estos trabajos de impresión. El software en la nube, como Ultimaker Digital Factory, está habilitando la próxima generación de tecnología FFF, que ofrece fabricación distribuida en múltiples ubicaciones.
Mire este video para ver cómo un fabricante ha creado un «almacén digital» mediante la combinación de software e impresoras 3D FFF.
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¿Quiere obtener más información sobre cómo podría ser el flujo de trabajo de impresión 3D para usted?
Lea nuestro documento técnico ‘Cómo diseñar para la impresión 3D FFF’ para obtener valiosos consejos para comenzar con una impresora FFF, más detalles sobre el papel de los materiales de apoyo y el diseño para la impresión FFF de expertos en impresión 3D.