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Entre los observadores convencionales, la impresión 3D se refiere casi exclusivamente a la impresión utilizando tecnología de modelado por deposición fundida (FDM). Hay varias buenas razones por las que FDM se ha convertido en el modo más popular de impresión 3D: es barato, utiliza tecnología simple y fácil de aprender. En la impresión FDM, el material de partida suele ser un filamento de plástico, que se introduce en una extrusora y una boquilla de extremo caliente. Luego, el filamento derretido se coloca sobre una plataforma de construcción y el cabezal de impresión se mueve según el diseño que haya cargado en la impresora.
El proceso se ha establecido tan firmemente que cualquier desviación de la forma en que se hace normalmente resulta discordante. Esto hace que la idea de la impresión FDM utilizando bolitas de plástico, y no filamentos de plástico, sea bastante interesante. ¿Cuál es el punto de utilizar pellets de plástico? ¿Tiene algún beneficio?
¿Qué son los pellets de plástico?
Los gránulos de plástico, a veces llamados nurdles, son piezas de plástico sólido muy pequeñas, parecidas a cuentas y compactas, que se funden y forman todos los productos plásticos que encontramos todos los días. Son esencialmente la forma «bruta» de los plásticos antes de que se conviertan en formas más útiles.
¿Por qué utilizar pellets de plástico?
Esto es lo que pasa con los pellets de plástico. Todos los productos de plástico, desde su humilde bolsa de plástico hasta el filamento que introduce en su impresora 3D, comenzaron como bolitas de plástico. Las instalaciones de fabricación y recicladores de plástico suelen fabricar gránulos de plástico enfriando la solución de resina líquida, forzándola a entrar en una extrusora y cortándola en formas regulares.
Los gránulos de plástico se procesan posteriormente para que puedan ser más útiles. Por ejemplo, se pueden volver a fundir y introducir en una máquina de moldeo por inyección para formar tarrinas de mantequilla y otros recipientes para alimentos. También se pueden introducir en una máquina de extrusión de películas para crear láminas, envoltorios y bolsas de plástico.
En el caso de los filamentos de impresión 3D, los gránulos simplemente se vuelven a fundir y se vuelven a extruir. Durante el proceso, se pueden agregar varios compuestos a la resina plástica derretida para mejorar sus propiedades. Estos compuestos pueden variar desde tintes simples para agregar color al filamento, o partículas sólidas finas como madera o fibra de carbono para crear filamentos compuestos. En cualquier caso, todos los filamentos comienzan con la forma más básica del plástico, como los pellets de ABS o PLA.
¿Por qué es una buena idea utilizar bolitas de plástico directamente para la impresión 3D? Al evitar el proceso mediante el cual los gránulos se convierten en filamento, un profesional de la impresión 3D debería poder crear impresiones a un costo menor. En teoría, un filamento de plástico puede costar hasta diez veces más que sus bolitas de plástico base del mismo peso.
Pero ¿qué pasa con los aditivos que los fabricantes añaden a los filamentos de impresión 3D? Nada le impide añadir los mismos componentes a la bolita de plástico. Incluso podría existir la posibilidad de crear su propia marca de filamento compuesto.
¿Existe una impresora FDM que pueda imprimir con pellets?
El mayor problema con la idea de imprimir en 3D directamente a partir de bolitas de plástico es que simplemente no hay muchas impresoras 3D que la admitan. Actualmente, las impresoras de pellets disponibles comercialmente sólo se utilizan para grandes sistemas de fabricación. A su escala, estas impresoras tienen un costo prohibitivo y son poco prácticas para usuarios ocasionales. Es un poco reconfortante saber que la tecnología ya existe; sólo es necesario miniaturizarla y replicarla a una escala más comercial.
La buena noticia es que ya se están realizando esfuerzos para hacer que la tecnología de impresión en pellets sea más accesible. Actualmente, Gigabot X está siendo desarrollado por el mismo equipo que creó la impresora 3D Gigabot a gran escala. El Gigabot X funciona utilizando un tornillo de extrusión en lugar de engranajes tallados que pueden transportar material de filamento fundido a la boquilla de impresión. Este tornillo de extrusión se extiende hasta una tolva modular que puede aceptar diferentes pellets de plástico.
Según el equipo de desarrollo de Gigabot X, el Gigabot alimentado por pellets puede imprimir un proyecto 17 veces más rápido que una impresora estándar alimentada por filamentos. En el futuro, la Gigabot X se concibe como una impresora 3D asequible a gran escala que pueda aceptar plástico reciclado y granulado.
Ya se ha creado un prototipo funcional del Gigabot X y usted puede mostrar su apoyo al equipo siendo uno de los primeros en adoptarlo. Costará mucho, por supuesto: casi 10.000 euros.
¿Qué tal si fabricas tu propio filamento?
Si la tecnología para imprimir directamente a partir de pellets aún no está disponible comercialmente, ¿qué tal si fabricamos nuestro propio filamento a partir de pellets de plástico? Se trata de una tecnología que ya está un poco más desarrollada gracias a los becarios de Filabot. El Filabot Extruder es un producto comercializado como una forma de crear filamentos de impresión 3D a partir de desechos plásticos, como ese Benchy arruinado que hiciste cuando encendiste tu impresora 3D por primera vez.
La tecnología detrás de la extrusora Filabot es bastante simple: pequeños trozos de plástico de desecho se introducen en una tolva, se funden dentro de la zona de calentamiento y se extruyen a través de una boquilla mediante un tornillo de extrusión. Incluso puede comprar accesorios de enfriador y carrete Airpath para asegurarse de que el filamento que obtenga esté como nuevo.
Aunque el extrusor Filabot estaba destinado a reciclar desechos de plástico, no hay razón para que tampoco pueda usarse para convertir gránulos de plástico en filamentos. Sin embargo, esto añade más pasos al proceso de impresión 3D. Una extrusora Filabot también es muy cara: cuesta casi 10.000 euros sin los accesorios.
Otros problemas de la impresión con pellets
Aunque la adopción a escala comercial de la tecnología para imprimir directamente a partir de gránulos de plástico parece estar en el horizonte, todavía podemos prever varios problemas que los primeros usuarios pueden encontrar.
1. Mala medición
Uno de los mayores beneficios de imprimir con filamentos es que puedes controlar con mucha precisión la masa de filamento que estás extruyendo hacia la boquilla. Dado que un filamento tiene dimensiones bastante consistentes, es fácil alcanzar el «punto óptimo» donde la velocidad de extrusión y calentamiento es la correcta. Esto es algo que puede resultar un poco más difícil cuando se utilizan pellets. Como puede imaginar, los gránulos de plástico empaquetados en la tolva no ingresarán al tornillo de extrusión a un ritmo constante. Por lo tanto, es posible que experimente una sobreextrusión y una subextrusión en la misma impresión.
2. Pobre homogeneidad
De manera similar, los filamentos con aditivos como tintes o partículas de madera tienen una composición bastante consistente en toda la longitud del filamento. Uno de los beneficios más promocionados de la impresión con pellets es que puedes fabricar tu propio filamento utilizando solo pellets de plástico base como PLA o ABS. Sin embargo, agregar sus propios aditivos puede convertirse en una propuesta de éxito o fracaso. Podría terminar con una impresión que tenga manchas de color o una impresión con integridad estructural porque ciertas zonas tienen demasiadas partículas de madera.
3. Sin retracción
Quizás la mayor limitación de no utilizar filamento para la impresión 3D es la pérdida de la capacidad de retraer el material de impresión mientras el cabezal de impresión se mueve. Como sabrá, los engranajes tallados pueden retraer el filamento sólido para aliviar la presión del filamento fundido en la extrusión del extremo caliente. Esto se hace para evitar problemas de encordado, especialmente si hay grandes lagunas en el diseño. No está claro cómo una impresora de pellets con un tornillo de extrusión puede replicar esta característica crucial.
Para ir finalizando
¿Es la impresión con pellets el futuro de la tecnología FDM? Por lo que vemos, esta “revolución” en la impresión 3D no es algo que vaya a suceder pronto. La impresión 3D con filamentos se hizo popular porque son fáciles de manejar, consistentes y predecibles. También son bastante baratos, aunque los pellets de plástico pueden superarlos fácilmente en cuanto a precios.
Apreciamos mucho los esfuerzos de los fabricantes innovadores por crear tecnología a escala comercial para la impresión en pellets y esperamos que tengan éxito. Sin embargo, podemos prever muchos problemas que encontrarán las impresoras de pellets. En este punto, no podemos ver cómo las impresoras de pellets pueden funcionar de manera tan consistente y predecible como las impresoras de filamento. Esta falta de control es quizás el mayor obstáculo que deben superar los impresores de pellets antes de poder convencer a la gente con esta tecnología.
Los beneficios potenciales de imprimir directamente a partir de pellets son enormes. El proceso será más rápido, las materias primas serán más baratas y se abrirán muchas opciones de personalización. Las impresoras de pellets pueden allanar el camino para la creación de objetos impresos en 3D a partir de plástico reciclado, lo que puede permitir que la industria de la impresión 3D desempeñe un papel en la minimización de los residuos sólidos. Esperamos que estos beneficios sean suficientes para incentivar el trabajo adicional para fabricar impresoras de pellets mejores y más económicas.
Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro para la seguridad contra incendios.
