¿Por qué la impresión 3D es tan lenta y cómo puedo hacerla más rápida?

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Si hay algo que ha frenado el potencial de la impresión 3D como tecnología completamente revolucionaria y práctica es la velocidad. Esto es particularmente problemático en el caso de las impresoras de modelado por deposición fundida, que es, con diferencia, la forma más común de impresoras 3D que se utilizan en la actualidad. Dependiendo del tamaño de la construcción y el nivel de calidad que busca, una impresión FDM podría tardar 12 horas o más en finalizar. Con tal marco de tiempo, la impresión FDM simplemente no logra poner el “rápido” en la creación rápida de prototipos.

¿Por qué las impresoras FDM son tan lentas? ¿Qué les impide imprimir más rápido? ¿Existe alguna tecnología que pueda hacer impresiones 3D más rápidas que las impresoras FDM?

¿Qué tan rápida es la impresión 3D?

En términos de qué tan rápido el conjunto extrusor puede depositar el filamento en la plataforma de construcción, la mayoría de las impresoras 3D tienen una configuración máxima de aproximadamente 150 mm/seg. Sin embargo, esto depende de la calidad de impresión 3D que desee y del tipo de filamento que esté utilizando.

Algunos filamentos deben calentarse a temperaturas más altas antes de poder fundirse, como el nailon, lo que significa que deben pasar más tiempo en la boquilla del extremo caliente. Con estas limitaciones, puede configurar la velocidad de impresión dentro del rango de 80 a 100 mm/s.

Para construcciones o impresiones de muy alta precisión que deben ser muy duraderas, la impresión a baja velocidad da tiempo a las capas individuales para solidificarse y unirse entre sí. Si la resolución es la máxima prioridad, puede optar por sacrificar tiempo e imprimir a velocidades extremadamente bajas. La mayoría de las impresoras 3D permiten ajustes de velocidad de impresión tan bajos como 40 mm/s.

Conocer estas configuraciones de velocidad de impresión es útil cuando configura su impresora 3D, pero aún son bastante abstractas y es difícil imaginar qué tan rápida es una configuración «rápida». Para decirlo en términos más prácticos, imprimir una funda de teléfono estándar con un nivel de resolución aceptable, pero no excelente, debería llevar al menos 3 horas. Si desea imprimir una figura muy detallada de un personaje de su programa de televisión favorito, un modelo de 10 pulgadas tardará entre 10 y 12 horas en terminarse.

Estas estimaciones no incluyen el tiempo que lleva buscar un buen modelo, ajustar sus dimensiones, cargarlo en su software de corte, configurar la impresora 3D, alimentar el filamento a la impresora, aplicar adhesivos a su plataforma de construcción, nivelar su construcción. plataforma y solucionar cualquier problema potencial. En definitiva, es fácil ver el tiempo que puede llevar todo el proceso de impresión 3D.

¿Qué otros factores limitan la velocidad de impresión?

Otro factor que juega un papel crucial a la hora de determinar cuánto tarda en finalizar una impresión es la velocidad de desplazamiento del cabezal de impresión. El cabezal de impresión es un equipo voluminoso que alberga la extrusora, el elemento calefactor y la boquilla. Viaja a lo largo de la plataforma de construcción, colocando el filamento en las coordenadas dictadas por el software de la impresora 3D.

Con todos los componentes contenidos en el cabezal de impresión, puede imaginar que se mueve con un peso significativo a lo largo de la plataforma de construcción. El peso en sí no es el problema, ya que los motores paso a paso que mueven el cabezal de impresión son bastante potentes y capaces de moverlos muy rápidamente. Sin embargo, cuando nos movemos alrededor de objetos pesados, debemos considerar el efecto del impulso y la inercia.

Es fácil imaginar cómo algo que se mueve excepcionalmente a gran velocidad conlleva mucho impulso. Incluso cuando se elimina la fuerza que hace que el objeto se mueva, su impulso lo lleva hacia adelante antes de que otras fuerzas (como la fricción) cancelen su impulso residual. Para una aplicación del mundo real, probablemente pueda imaginar cómo un camión con remolque que viaja a 100 mph recorrerá una distancia bastante buena incluso después de que el conductor pise los frenos.

Este mismo concepto también se aplica al cabezal de impresión de una impresora 3D. El cabezal de impresión recibe comandos del software que le indican qué distancia recorrerá antes de comenzar a depositar filamento nuevamente. Ejecuta la orden pero no tiene idea si aterrizó en la posición correcta. Cuando un cabezal de impresión se mueve demasiado rápido, su impulso tiende a hacer que se salga de su posición objetivo y deposite el filamento donde no debería.

Lo peor de que el cabezal de impresión no llegue a su destino es que el error persiste: su siguiente comando de movimiento comenzará desde una posición incorrecta y hará que termine en otra posición incorrecta. Ahora, imagina que esto sucede a lo largo de tu impresión 3D. Terminarás con un blog irreconocible con filamentos extruidos por todas partes.

¿Existen formas de acelerar la impresión 3D?

Dado que la velocidad es una de las mayores limitaciones de la tecnología de impresión 3D, varios fabricantes y modders aparentemente se han propuesto ayudar a acelerar las impresoras 3D. Si está interesado en reducir ligeramente el tiempo que lleva finalizar la impresión, aquí tiene algunas opciones:

1. Utilice una extrusora Bowden

Una extrusora Bowden elimina el peso de los engranajes tallados del cabezal de impresión y, en su lugar, alarga el camino que debe recorrer el filamento desde la extrusora hasta el extremo caliente. El resultado es un cabezal de impresión ligeramente más liviano y capaz de viajar a velocidades más rápidas sin desarrollar demasiado impulso. Es difícil saber cuánto más rápido puede ajustar la velocidad de desplazamiento del cabezal de impresión; probablemente dependerá del extrusor Bowden particular que obtenga.

Un problema persistente que siempre han encontrado los extrusores Bowden es el manejo de filamentos flexibles. Con un recorrido tan largo entre la extrusora y el extremo caliente, cualquier acumulación de presión debido a una velocidad de impresión incompatible y al calentamiento provocará que el filamento se deforme. Esto puede provocar que las placas dentadas desprendan el filamento y, finalmente, atasquen la boquilla. Las extrusoras Bowden también son un poco más difíciles de desmontar cuando es necesario realizar una sesión de desobstrucción de las boquillas.

2. Utilice un software de corte diferente

Otra forma de acelerar potencialmente el proceso de impresión es imprimiendo con configuraciones de relleno más bajas. Esto sólo es aplicable cuando el peso y la durabilidad no son tan importantes en la construcción que estás creando.

Si bien la mayoría del software de corte está precargado con diferentes configuraciones y opciones de relleno, las versiones más modernas han creado estrategias de relleno más eficientes que reducen tanto la cantidad de filamento necesario como el tiempo de impresión. Podemos ver cómo cualquier ganancia debida a configuraciones de relleno más eficientes puede volverse más significativa con modelos más grandes.

3. Consigue una impresora SLA

Esto suena a trampa porque ya no está dentro del ámbito de la impresión FDM, pero parece que estamos en una era en la que las impresoras SLA de escritorio pueden comenzar a volverse populares. En lugar de colocar filamento sobre una plataforma de construcción, las impresoras de estereolitografía (SLA) dependen de la polimerización de una solución de resina mediante exposición a un láser. Con esta tecnología, cada capa se puede construir de una sola vez, en lugar de tener que mover el cabezal de impresión para construirla. Las impresoras SLA también producen capas mucho más finas, lo que da como resultado impresiones más duraderas.

Como es de esperar, el mayor inconveniente de las impresoras SLA es que son caras. Las impresoras SLA económicas pueden costar al menos $500, un gran aumento en el costo en comparación con las impresoras FDM premium que puede obtener por menos de $300. Sin embargo, incluso con los altos costos asociados, no podemos imaginar que las impresoras SLA consigan una presencia más sólida en la industria de la impresión 3D, especialmente si la velocidad es el nombre del juego.

Para ir finalizando

Es fácil ver por qué las impresoras FDM se han vuelto tan populares en los últimos años. Es barato y fácil de usar y ha impulsado la imaginación de muchos creadores para crear sus propios modelos 3D. Dentro de unos años, nos enfrentaremos a la comprensión de que, después de todo, las impresoras FDM pueden no ser el futuro de la creación rápida de prototipos.

Las impresoras FDM pueden tardar entre 12 y 20 horas en terminar de imprimir diseños enormes y complejos. Por supuesto, las impresoras FDM no son inmunes a los fallos, por lo que probablemente pasarás unas horas más jugueteando con las piezas de la impresora y la configuración del software. Si tiene un fusible corto, las impresoras FDM realmente pondrán a prueba su paciencia.

Como hemos visto en esta discusión, no es probable que veamos grandes mejoras en términos de velocidad de impresión FDM. La mecánica mediante la cual su cabezal de impresión se mueve alrededor de la plataforma de construcción limita severamente la velocidad con la que puede moverse, especialmente si está interesado en crear una impresión que se parezca siquiera remotamente a su modelo.

¿Es la impresión SLA de escritorio el futuro? Se puede argumentar que ya es el presente. La velocidad y precisión de la impresión SLA la han hecho extremadamente atractiva para las impresoras 3D profesionales y ha llamado la atención de muchos. En este punto, el mayor obstáculo que aún enfrentan las impresoras SLA de escritorio para lograr una popularidad generalizada es su costo relativamente más alto. Sin embargo, no vemos cómo pequeñas mejoras en la tecnología pueden hacer que sea tan asequible como las impresoras FDM en un futuro próximo.

Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro para la seguridad contra incendios.