La fabricación de filamentos fundidos (FFF) se ha ganado legítimamente su lugar como una de las tecnologías de impresión 3D más extendidas, eliminando las limitaciones de diseño comunes e introduciendo flexibilidad de diseño y facilidad de uso. Sin embargo, para ayudar a garantizar la producción y el éxito de la impresión 3D, es importante comprender y apoyarse en las mejores prácticas de diseño de FFF.
Seguir las mejores prácticas para la impresión 3D FFF puede ayudar a garantizar la calidad y la tasa de éxito de una impresión
¿Cuándo debería usar la impresión 3D FFF?
Primero, analicemos algunos de los pros y los contras de la impresión 3D FFF, además de compararla con otras formas de fabricación.
Impresión 3D FFF frente a máquinas CNC
Las máquinas de control numérico por computadora (CNC) crean automáticamente herramientas o piezas a través de instrucciones codificadas y programadas. La impresión 3D FFF eclipsa al CNC en tres áreas clave: tiempo de respuesta rápido para cantidades bajas, flujos de trabajo de fabricación más cortos y producción más sencilla de piezas complejas. Para la producción por lotes, FFF puede llevar más tiempo, ya que se espera que las máquinas CNC produzcan piezas a un ritmo más rápido una vez que se finaliza el producto y se produce el código G. Sin embargo, esto a menudo lleva a las organizaciones a apoyarse en una flota de impresoras 3D de apoyo para respaldar la larga cola CNC y crear piezas simultáneamente. Además, las máquinas CNC pueden ser preferibles para ciertos requisitos de aplicaciones avanzadas que no se pueden cumplir con filamentos de materiales, como PLA o ABS.
Impresión 3D FFF versus moldeo por inyección
Al evaluar el moldeo por inyección, la impresión 3D FFF se destaca por su baja barrera de entrada, tanto en términos de costo como de conocimiento. El moldeo por inyección requiere un nivel de experiencia que normalmente solo se requiere con experiencia práctica, debido a los cientos de parámetros de proceso y restricciones de diseño. A diferencia del moldeo por inyección, la impresión 3D FFF no requiere la creación y el mantenimiento de un molde y permite modificaciones de diseño rápidas y sencillas. El mayor beneficio del moldeo por inyección es la producción rápida de grandes cantidades de piezas y la obtención de un producto final con un acabado superficial más suave.
Consideraciones clave para el diseño de FFF
Al diseñar para la impresión 3D, existen mejores prácticas para ayudarlo a obtener el máximo valor de su impresora 3D, las piezas que crea, mejorar las tasas de éxito de impresión, reducir los costos de producción y aumentar la velocidad del ciclo de desarrollo de su producto.
Considere el volumen de construcción
Tus impresiones 3D solo pueden ser tan grandes como el volumen de construcción. La Ultimaker S5 mide 330 x 240 x 300 mm (13 x 9,4 x 11,8 pulgadas), que es lo suficientemente grande para aproximadamente el 80 % de las aplicaciones de nuestros clientes, manteniendo un alto nivel de precisión. Si una pieza es demasiado grande, le recomendamos que utilice la modularidad (imprimir y luego combinar piezas separadas). Si una pieza es demasiado grande, le recomendamos que utilice la modularidad (imprimir y luego combinar piezas separadas). Mediante el uso de un diseño modular, puede imprimir simultáneamente dos piezas en diferentes máquinas. Puede crear entidades de ubicación para combinarlas más adelante.
Decidir la orientación temprano
Debido a que FFF imprime capa por capa, determinar la orientación de la impresión al principio del proceso ayuda a impulsar las opciones de diseño, la alineación del texto y las funciones de ajuste. Las propiedades mecánicas son anisotrópicas, lo que significa que difieren según su dirección. Como se ve aquí, si la muestra de prueba de tracción se imprime plana, será más fuerte en la dirección de tracción, porque las capas estarían alineadas en esa dirección.
La orientación de una impresión afecta directamente la ubicación de los voladizos y si el modelo necesitará soporte. Esto puede afectar el tiempo total de impresión, el tiempo de posprocesamiento necesario para eliminar el material de soporte y el acabado superficial de ciertas caras.
Evaluar los requisitos de soporte de voladizo
Las piezas impresas FFF son autosuficientes hasta 45 grados, lo que es diferente de otras tecnologías de impresión 3D que requieren material de soporte para todos los ángulos. Los voladizos de menos de 45 grados deben apoyarse desde abajo con material de soporte.
Siga las pautas de soporte de puentes
Como regla general para la mayoría de los filamentos básicos, la impresión FFF no necesita soporte cuando se unen materiales dentro de un espacio de 10 mm. Sin embargo, es importante tener en cuenta que con enfriamiento activo y otras configuraciones de optimización, hemos impreso hasta 25 mm con Tough PLA en una impresora 3D Ultimaker.
Preste atención al tamaño de la boquilla
Al diseñar características pequeñas, debe tener en cuenta la altura, el grosor de la pared y el tamaño de la boquilla. La altura mínima debe ser superior a 0,06 mm y el grosor mínimo de la pared debe ser de 0,5 mm. La boquilla más pequeña que utilizan las máquinas Ultimaker tiene un diámetro de 0,25 mm. Si está utilizando una boquilla más grande, como una de 0,4 mm o 0,8 mm, sus impresiones serán mucho más rápidas, pero la altura y el grosor mínimos también aumentarán.
Diseñe teniendo en cuenta los diámetros de los orificios
El tamaño mínimo del orificio depende del material y la configuración, y se refiere al orificio más pequeño que se puede imprimir sin llenarlo con material. Como regla general, las características de los orificios impresos en 3D no deben ser menores de 2 mm. Si se requieren orificios precisos, se recomienda diseñar los orificios más pequeños de lo previsto y realizar un procesamiento posterior con una operación de taladrado. Cuando dos o más componentes se impriman juntos, mantenga un espacio de 0,6 mm para asegurarse de que las piezas se muevan después de la impresión.
Evite las esquinas afiladas
Las esquinas afiladas se pueden modelar en CAD, pero la impresión puede deformarse. Aumentar el área de la superficie en contacto con la cama disminuirá la probabilidad de deformación.
Minimizar la pata de elefante
Al imprimir sin balsa (la superficie horizontal debajo de una pieza impresa en 3D), la primera capa puede ser un poco más grande que el resto. Esto se debe a un fenómeno llamado “pata de elefante”. Aunque rara vez se nota, disminuye la tolerancia de los prototipos funcionales. Al agregar un pequeño chaflán de 45 grados (borde de transición) en el borde inferior de la impresión, se pueden mitigar los efectos de la pata de elefante.
Para obtener consejos y trucos de modelado adicionales, incluidos los requisitos de las piezas, cómo elegir materiales y modelado CAD para FFF, descargue nuestro documento técnico, «Cómo diseñar para la impresión 3D de FFF».
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