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La creciente popularidad y utilización de la tecnología de impresión 3D han dado lugar a la evolución de las impresoras 3D a lo largo de los años. Camas de impresión con calefacción, extrusoras Bowden y recintos para camas de impresión: estas son solo algunas de las características y accesorios que la industria de la impresión 3D ha creado para crear impresiones 3D de mejor calidad.
Uno de los cambios más drásticos y aparentes que se han producido en las impresoras 3D llega con el desarrollo de las impresoras 3D Delta y Polar. Estos tipos de impresoras se desviaron enormemente del diseño y el flujo de trabajo de la impresora cartesiana tradicional. ¿Cuál es la diferencia entre los tres tipos? ¿Es uno mejor que el otro?
Sistemas de coordenadas: una breve introducción
Se utiliza un sistema de coordenadas para definir la ubicación de cualquier punto en el espacio 2D o 3D. Esto normalmente se hace mediante una serie de números, cuyo orden suele ser significativo. Por ejemplo, el sistema de longitud y latitud define la ubicación de cualquier punto de la Tierra mediante una cuadrícula predefinida. Las lecturas de longitud y latitud se pueden mejorar aún más definiendo la elevación del punto, determinada en función de las mediciones de presión atmosférica.
Los sistemas de coordenadas juegan un papel importante en el funcionamiento de las impresoras 3D. Cada punto del modelo 3D está definido por un conjunto de coordenadas en el espacio 3D, que los datos traducen en puntos particulares en el espacio del mundo real de la plataforma de construcción. Por lo tanto, la forma en que el sistema de coordenadas define los puntos del modelo dicta la dirección y la distancia de movimiento del cabezal de impresión o la plataforma de construcción.
Los nombres de las diferentes impresoras 3D (cartesiana, delta y polar) dan una idea de en qué se diferencian en términos de sistemas de coordenadas. Cada sistema de coordenadas se explicará en las secciones individuales siguientes.
Impresoras 3D cartesianas
Con diferencia, las impresoras 3D cartesianas constituyen la mayor parte de las impresoras 3D FDM comerciales y de escritorio que se utilizan en la actualidad. Se basa en el sistema de coordenadas cartesiano, que es uno de los sistemas de coordenadas más fundamentales utilizados en una amplia gama de aplicaciones industriales y académicas. El sistema de coordenadas cartesianas utiliza tres números para definir la ubicación de un punto en el espacio: x, y y z. La secuencia de estos números es importante, ya que son un estándar de la industria.
En pocas palabras, los números xey definen la posición lateral y longitudinal de un punto, mientras que el número z define su elevación. En una impresora 3D cartesiana estándar, cada capa se imprime utilizando las coordenadas xey de cada punto antes de que el cabezal de impresión suba una altura de capa. Luego procede a imprimir la siguiente capa que corresponde a la coordenada z de la altura actual del cabezal de impresión.
La mayor ventaja de utilizar una impresora 3D cartesiana es el hecho de que es la impresora 3D más común que existe. Es fácil encontrar una comunidad de expertos que puedan brindarle consejos sobre cómo modificar o solucionar problemas con su impresora 3D cartesiana. Encontrar piezas de repuesto también es fácil cuando tienes un modelo de impresora 3D muy común. Si está buscando una impresora 3D de escritorio asequible, es probable que termine con una de tipo cartesiano.
La mayoría de los esfuerzos de la industria de la impresión 3D se han destinado a crear impresoras 3D cartesianas innovadoras y más fáciles de usar. Hoy en día, las impresoras 3D cartesianas se pueden adquirir en kits completamente ensamblados y listos para usar. Con una configuración mínima, puede imprimir con su impresora 3D cartesiana en cuestión de minutos.
Las impresoras 3D cartesianas pueden tener diferentes esquemas de movimiento. Algunos modelos pueden tener plataformas de construcción completamente estacionarias, mientras que otros tienen plataformas que pueden moverse en una o dos direcciones. En cualquier caso, una impresora 3D cartesiana tendrá un mínimo de tres motores paso a paso, uno para cada dirección del plano cartesiano.
Dado que el cabezal de impresión de una impresora 3D cartesiana suele estar suspendido desde arriba, tienen plataformas de construcción mucho más anchas. Esto es perfecto para imprimir modelos con bases anchas. Sin embargo, la altura de una construcción que puede crear con una impresora 3D cartesiana está limitada por la altura máxima del cabezal de impresión.
Impresoras 3D Delta
Las impresoras 3D Delta son fáciles de identificar sólo por su apariencia. En una impresora 3D Delta, la extrusora no está suspendida desde arriba, sino mediante una posición de tres brazos en una configuración triangular. Los tres brazos empujan y tiran del extrusor para posicionarlo según el modelo que se está imprimiendo.
A pesar de la configuración inusual de las impresoras 3D Delta, todavía generan impresiones según el sistema de coordenadas cartesiano. En lugar de colocar el cabezal de impresión según las posiciones x, y y z, cada uno de los tres brazos cambia su ángulo para colocar el cabezal de impresión en la plataforma de construcción según el modelo. Llegar a la ubicación precisa se realiza mediante una serie de funciones trigonométricas que consideran el ángulo de todos los brazos de posicionamiento. Debido a su construcción triangular, las impresoras 3D Delta suelen tener una plataforma de construcción circular que las hace más apropiadas para impresiones circulares.
La mayor ventaja de las impresoras 3D Delta es el hecho de que fueron diseñadas para ofrecer velocidad. Al utilizar tres brazos para controlar la posición del cabezal de impresión, una impresora 3D Delta logra alejar el peso de los motores paso a paso del extrusor. Las impresoras 3D Delta también suelen utilizar una extrusora Bowden para aligerar aún más el cabezal de impresión. Esto permite que el cabezal de impresión de las impresoras 3D Delta se mueva extremadamente rápido. Si necesita realizar una impresión rápidamente, utilizar una impresora 3D Delta sigue siendo su mejor opción.
Desafortunadamente, las impresoras 3D Delta no son inmunes a los problemas de inercia y transferencia de impulso que limitan la velocidad de impresión en las impresoras 3D cartesianas. Aunque están diseñadas para ofrecer velocidad, las impresoras 3D Delta se han ganado la reputación de tener baja precisión, lo que da como resultado impresiones con menos detalles y un acabado más rugoso.
Las impresoras 3D Delta también son un poco más complejas en comparación con sus homólogas cartesianas. La mayoría de las impresoras 3D Delta vienen en kits que deben ensamblarse, lo cual está bien para usuarios más experimentados pero puede resultar desagradable para los principiantes. El uso de extrusores Bowden es bastante limitante en cuanto a los tipos de filamento que puedes utilizar con las impresoras 3D Delta. Como saben muchos profesionales de la impresión 3D, las extrusoras Bowden son problemáticas cuando se usan con filamentos flexibles debido a las mayores posibilidades de que el filamento se deforme a lo largo de su recorrido más largo.
Las impresoras 3D Delta son delgadas y largas. Por lo general, tienen una base circular pequeña que limita su uso a modelos con bases pequeñas. Sin embargo, destacan en la construcción de modelos altos. Si planea construir un modelo de una columna griega, entonces una impresora 3D Delta puede ser ideal para usted.
Impresoras 3D polares
De los tres tipos de impresoras que se analizan aquí, la impresora Polar 3D es sin duda la más rara. Este todavía se considera un diseño emergente, pero cada vez más profesionales de la impresión 3D están empezando a reconocer lo ventajoso que podría ser. En lugar de utilizar un sistema de coordenadas cartesiano, las impresoras 3D Polar utilizan un sistema de coordenadas polares. En este sistema, los puntos se definen utilizando sólo dos números: un ángulo en el espacio 3D y una distancia de separación (o radio) desde un centro predefinido.
Ver una impresora 3D Polar en acción es fascinante. Los mecanismos de movimiento son muy diferentes a lo que estamos acostumbrados a ver en las impresoras 3D cartesianas. En lugar de una plataforma de construcción estacionaria, la plataforma de impresión de una impresora 3D Polar puede girar, moverse hacia la izquierda y hacia la derecha o hacia adelante y hacia atrás. Esto hace posible tener una cama de impresión que es casi estacionaria: solo se mueve hacia arriba y hacia abajo cuando se cambia a otra capa. Este diseño tan ingenioso permite a las impresoras 3D Polar crear un gran volumen de construcción utilizando un espacio mucho más pequeño.
Las impresoras 3D Polar también son muy eficientes energéticamente, ya que pueden funcionar con solo dos motores paso a paso: uno para girar y mover la plataforma de construcción y otro para controlar la elevación del cabezal de impresión.
Evidentemente, la mayor desventaja de utilizar una impresora 3D Polar es que aún no es tan común. Hay soporte o piezas limitadas disponibles para este tipo de impresoras. Su rareza también las hace costosas: una impresora 3D Polar costará más del doble que una impresora 3D cartesiana comparable. Sin embargo, la aceptación más amplia de las impresoras 3D Polar parece estar en el horizonte. Con suerte, esto traerá consigo una mejor accesibilidad para este tipo de tecnología.
¿Cuál es mejor?
Cada tipo de impresora 3D tiene sus propias ventajas, por lo que es injusto afirmar categóricamente que una es mejor que otra. Las impresoras 3D cartesianas disfrutan de la ventaja de ser tan comunes y populares que ahora se han vuelto mucho más baratas y fáciles de usar. También funcionan de manera más intuitiva: nuestros cerebros están programados para comprender fácilmente el movimiento y el posicionamiento en el sistema de coordenadas cartesiano. Si esta es su primera incursión en el mundo de la impresión 3D, le recomendamos encarecidamente comenzar con una impresora 3D cartesiana.
Las impresoras 3D Delta deberían reservarse para aplicaciones más especializadas. Este tipo de impresora 3D puede construir rápido y alto, dos características que introducen una serie de problemas por sí solas. Se necesitará un conocimiento profundo de cómo funciona la adhesión de capas antes de poder obtener buenos resultados con una impresora 3D Delta. Si cree que domina bien las técnicas y los ajustes necesarios para obtener buenos resultados en una variedad de condiciones de impresión 3D, entonces puede considerar adquirir una impresora 3D Delta.
Las impresoras 3D Polar todavía son demasiado especializadas y caras para la impresión 3D informal. Es cierto que el uso de impresoras 3D Polar tiene muchas ventajas, como un menor tamaño y un consumo de energía más eficiente. También imprimen rápido y destacan en la creación de construcciones con muchos elementos circulares. Sin embargo, la tecnología aún se encuentra firmemente en la fase de desarrollo y probablemente no haya muchos expertos en este campo en los que pueda confiar para obtener soporte. Nuestra sugerencia es dejar que la tecnología madure por un tiempo para que pueda obtenerla en una forma más asequible y fácil de usar.
El futuro: impresoras 3D con brazos robóticos
Aparte de estos tres tipos, algunas personas inventivas y emprendedoras han ideado formas aún más exóticas de impresión 3D. Un ejemplo es el brazo robótico de ensamblaje de cumplimiento selectivo (SCARA), desarrollado por Nicholas Seward. Como su nombre lo indica, esta impresora 3D utiliza un cabezal de impresión montado en un brazo articulado, muy parecido a un componente robótico de una línea de ensamblaje de automóviles. El brazo articulado ofrece un grado mucho mayor de movilidad que, en teoría, debería poder producir construcciones más complejas.
Naturalmente, este tipo de tecnología de impresión 3D aún no está disponible a escala comercial. Por ahora, es sólo un vistazo de cómo podría ser el futuro de la impresión 3D. Como entusiastas de la impresión 3D desde hace mucho tiempo, esperamos que despegue este nivel de tecnología de impresión 3D.
Para ir finalizando
Es bastante sorprendente ver hasta dónde ha llegado la tecnología de impresión 3D. Desde las impresoras 3D de tamaño industrial, ahora estamos en la era en la que los constructores de computadoras de escritorio pueden crear sus propias construcciones inventivas utilizando impresoras 3D muy fáciles de usar y asequibles.
La ramificación de las impresoras FDM en variedades cartesianas, delta y polares puede ser sólo el comienzo de cómo podría diversificarse la tecnología de impresión 3D a escala de consumidor. Con una mejor tecnología, es posible que lleguemos a un punto en el que ya no tengamos que hacer concesiones entre la velocidad de impresión y la calidad de construcción.
Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro para la seguridad contra incendios.