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Una de las razones más citadas de la popularidad de la impresión 3D es que es capaz de imprimir cualquier tipo de objeto y diseño. Si bien esta afirmación es técnicamente cierta, algunos diseños son intrínsecamente más desafiantes que otros. Un buen ejemplo de esto es imprimir un diseño con un saliente prominente.
¿Qué es un overhand y por qué es tan desafiante? ¿Es algo que los profesionales de la impresión 3D deberían evitar por completo? ¿Cuáles son las mejores formas de lograr imprimir un diseño con voladizo?
¿Qué es un saliente?
Para comprender mejor por qué un voladizo es un desafío, debemos volver a los conceptos básicos de la impresión 3D utilizando la tecnología de modelado por deposición fundida (FDM). En este proceso, el material filamentoso fundido sale de la boquilla del extrusor y se deposita sobre una superficie. En este punto, el filamento comienza a enfriarse, solidificándose y al mismo tiempo fusionándose con la capa directamente debajo de él.
Según esta serie de pasos, la impresión FDM se basa en que cada capa se imprima en otra capa directamente debajo de ella. Pequeñas cantidades de filamento sin ningún soporte directo están bien, ya que el filamento comienza a enfriarse y solidificarse en el momento en que sale de la boquilla del extremo caliente.
Sin embargo, las estructuras grandes sin ningún soporte debajo tienden a colapsar por su propio peso. Se trata de un voladizo, una característica de diseño que se extiende mucho más allá de la capa que se encuentra debajo, dejándola sin ningún soporte directo. No es necesario que la función colapse por completo para que se considere una falla. En casos menores, la característica sobresaliente puede terminar combándose o simplemente deslaminándose. En cualquier caso, estas características no lucen bien y son estructuralmente débiles.
¿Es un voladizo un problema?
Los excedentes ciertamente pueden ser un desafío, pero no son problemas que no puedan resolverse. En muchos casos, tampoco se pueden evitar. Para muchos profesionales de la impresión 3D, los voladizos son simplemente un mal necesario y deben solucionarlo.
Como mencionamos, el material del filamento derretido comienza a enfriarse y solidificarse en el momento en que sale de la boquilla del extremo caliente. Esto significa que de alguna manera puede sostenerse a sí mismo si está parcialmente sostenido por la capa inferior. Como regla general, un saliente que se extiende en un ángulo de 45 grados no requiere ninguna medida especial para sujetarlo. En este ángulo, cada capa todavía está sostenida en un 50% por la capa anterior.
Muchos diseñadores intentan ceñirse a esta regla de los 45 grados para simplificar el proceso de impresión. Sin embargo, esto puede resultar muy limitante, especialmente para los diseñadores que desean crear impresiones 3D únicas y creativas. Al aprender a imprimir con voladizos, los diseñadores y profesionales de la impresión 3D pueden ampliar sus horizontes y trabajar más allá de lo que se considera un desafío básico de la impresión 3D.
Cómo no tener problemas al imprimir con voladizo
Hay muchas maneras de solucionar un diseño con un voladizo. Cuál funciona mejor para usted depende de su nivel de paciencia, destreza o de la cantidad de filamento que esté dispuesto a desperdiciar.
1. Reorienta tu modelo
A veces, la mejor manera de imprimir con voladizos es evitarlos por completo o minimizarlos reorientando el modelo. El software de corte es bastante inteligente al respecto y generalmente puede detectar voladizos que exceden la regla de los 45 grados. Al jugar con la orientación de su modelo, es posible que pueda tener la menor cantidad posible de elementos sobresalientes. Es probable que aún tengas que imprimir con soportes, pero al menos necesitarás menos.
2. Imprimir en varias piezas
Si su diseño tiene elementos largos y continuos que sobresalen, a veces es mejor imprimirlos en piezas separadas. Tenga en cuenta que cuantas menos características sobresalientes tenga, menos probabilidades habrá de que su impresión falle espectacularmente. Esto solo funcionará si tiene elementos sobresalientes planos y simples; de lo contrario, imprimirlos por separado no será de mucha ayuda. Es posible que dividir el modelo no siempre sea una opción viable, ya que algunos diseños (especialmente aquellos que descargaste de sitios web de diseño gratuitos) no permiten realizar ninguna edición fuera del escalado.
Una desventaja de este método es que terminará con más trabajo de posprocesamiento. Tendrás que pegar las piezas separadas y alisar la superficie para ocultar la división. Lo bien que puedas lograr esto depende de tu nivel de habilidad en la elaboración.
3. Utilice un chaflán
Modificar su diseño para integrar chaflanes parece hacer trampa, ya que simplemente evita el problema del saliente en lugar de resolverlo. Un chaflán garantiza que se siga la regla de los 45 grados al forzar que todas las entidades en ángulo estén dentro de los 45 grados. Como puedes imaginar, esto puede cambiar drásticamente la apariencia de un diseño. Es posible que esto no se ajuste a la intención original del diseño, por lo que un chaflán no siempre es una buena solución.
4. Utilice soportes
La solución más infalible para los elementos salientes es que se pueden imprimir una serie de soportes de columnas debajo de los salientes para soportar su peso. El software Slicer puede hacer esto automáticamente por usted y las diferentes plataformas de software tienen diferentes formas de implementarlo. Estos soportes deberán retirarse de la impresión cuando esté completa.
Quitar los soportes requiere un poco de trabajo adicional, especialmente si están hechos del mismo material de filamento que el resto de la impresión. También existe el riesgo de que la impresión se dañe durante el posprocesamiento. Afortunadamente, ciertos filamentos están destinados a utilizarse como soporte.
El alcohol polivinílico (PVA) es uno de los mejores filamentos de soporte ya que se disuelve en agua. Quitar los soportes de PVA tras la impresión es tan sencillo como sumergir la impresión en agua durante varias horas. El poliestireno de alto impacto (HIPS) es otro ejemplo, aunque requiere un disolvente de limoneno para su disolución. Sin embargo, imprimir con filamentos solubles sólo es posible si tienes una configuración de doble extrusión.
Una desventaja de usar soportes para elementos sobresalientes es que inevitablemente terminas usando más material de filamento del que requiere el diseño. Esto está bien para algunas impresiones, pero realizar varias impresiones con soportes puede resultar costoso con bastante rapidez. Imprimir muchos soportes también agregará varias horas de tiempo de impresión. Si estos son problemas relevantes para usted, puede intentar reorientar su modelo para que necesite la menor cantidad de soportes posible.
Optimice la configuración de su impresora
Cuando haya agotado todas las soluciones exóticas para los voladizos, tal vez sea el momento de modificar la configuración de su impresora para evitar fallas relacionadas con los voladizos. Al realizar ajustes, tenga en cuenta que su objetivo es que cada capa se enfríe y endurezca lo más rápido posible. Una capa más dura puede sostenerse mejor. Sin embargo, tenga en cuenta que una capa que se enfría demasiado rápido puede provocar problemas de adhesión de la capa. Esto significa que hay un punto óptimo al que debes apuntar.
1. Reducir la velocidad de impresión
Al reducir la velocidad de impresión, o la velocidad a la que el extrusor transporta el filamento, le estás dando al filamento el tiempo suficiente para que se enfríe antes de que llegue a la plataforma de construcción. Con suerte, este tiempo de enfriamiento más prolongado será suficiente para fortalecer las capas de los elementos sobresalientes.
Tenga en cuenta que también necesita reducir la temperatura del extremo caliente al reducir la velocidad de impresión, ya que el filamento termina con un tiempo de exposición más prolongado al extremo caliente. No hacerlo puede provocar otros problemas, como hilos o una boquilla obstruida.
2. Reducir la temperatura de impresión
Cada tipo de filamento tiene un rango de temperaturas de impresión. Si tiene problemas de saliente, puede intentar imprimir con la configuración de temperatura más baja posible. Esto debería hacer que el material del filamento sea lo suficientemente suave para la adhesión de la capa, pero no demasiado caliente como para que no pueda soportar su propio peso.
3. Reducir el ancho de la capa
También puede intentar reducir el ancho de la capa de su impresión, al menos para las funciones que sobresalen. Al reducir el ancho de la capa, también se reduce el peso de cada capa sucesiva. Esto hace que sea menos probable que una capa colapse debido a su peso. La baja masa de material filamentoso depositado por capa también ayuda a que cada capa se enfríe más rápido. La desventaja de esto es que puede terminar con un tiempo de impresión mucho más largo.
4. Utilice un ventilador de refrigeración
Cuando se trata de fortalecer tus capas, el enfriamiento es tu amigo. Cuando su impresión llegue a la parte donde hay elementos sobresalientes, puede comenzar a usar un ventilador de enfriamiento a máxima velocidad. Este paso puede funcionar con las otras medidas que hemos mencionado anteriormente, como reducir la velocidad de impresión y el ancho de la capa.
5. Pruebe su configuración
Encontrar el lugar correcto en términos de configuración de la impresora puede requerir muchas pruebas y errores. Esto también significa que podría terminar con una gran cantidad de filamento desperdiciado. Para mantener la cantidad de desperdicio al mínimo, puede imprimir un objeto de prueba cada vez que establezca su configuración. Existen muchos diseños de prueba de voladizo, como este de Thingiverse.
Para ir finalizando
A decir verdad, los voladizos son algunos de los principales desafíos a los que se enfrentan los profesionales de la impresión 3D. Cada uno de los métodos para resolver el problema del voladizo que hemos enumerado aquí es viable y depende de usted cuál utilice. Algunas personas prefieren la simplicidad de imprimir diseños como piezas separadas y tienen la habilidad suficiente para hacer que parezcan una sola pieza después del posprocesamiento. Otros prefieren la confiabilidad y las menores necesidades de posprocesamiento de los soportes. Si tiene una impresora con doble extrusor, los filamentos solubles parecen ser la opción más obvia.
Si no puede decidir cuál funciona mejor para usted, le recomendamos que los pruebe todos al menos una vez. Este ejercicio podría brindarle mucha información sobre cómo se comporta su filamento en diferentes condiciones. Dominar los voladizos es sólo un paso para convertirse en un verdadero experto en impresión 3D.
Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro para la seguridad contra incendios.