La impresión 3D es un proceso de fabricación que crea un objeto físico a partir de un archivo de modelo digital. La tecnología funciona añadiendo capa tras capa de material para construir un objeto completo.
Introducción a la impresión 3D
El proceso de impresión 3D se ideó en la década de 1980 y originalmente se conocía como «creación rápida de prototipos». Permitió a las empresas desarrollar prototipos de forma más rápida y precisa que con otros métodos. Después de más de 30 años de innovación, sus usos son mucho más diversos en la actualidad.
Los fabricantes, ingenieros, diseñadores, educadores, médicos y aficionados utilizan la tecnología para una amplia gama de aplicaciones.
La impresión 3D es un proceso de fabricación ‘aditivo’ que construye un objeto en capas
Una pieza impresa en 3D en uso en la industria automotriz
El desarrollo de impresoras 3D de ‘escritorio’ más compactas y su costo asequible también han hecho que la tecnología sea cada vez más accesible con el tiempo.
¿Cómo funciona la impresión 3D?
Como vimos anteriormente, el proceso de impresión 3D consiste en construir capa tras capa de plástico fundido para crear un objeto. A medida que se establece cada capa, la siguiente capa se imprime en la parte superior y se construye el objeto.
Para realizar una impresión 3D, se necesita un archivo digital que le indique a la impresora 3D dónde imprimir el material. El formato de archivo más común para esto son los archivos de código G. Este archivo contiene esencialmente «coordenadas» para guiar los movimientos de la impresora, tanto horizontal como verticalmente, también conocidos como ejes X, Y y Z.
Las impresoras 3D pueden imprimir estas capas en diferentes grosores, lo que se conoce como altura de capa. Un poco como los píxeles en una pantalla, más capas en una impresión darán una «resolución» más alta. Esto dará un resultado más atractivo, pero tardará más en imprimirse.
¿Impresión 3D versus fabricación aditiva?
Esta suma de capas le da a la impresión 3D su nombre alternativo: ‘fabricación aditiva’.
A menudo verá los términos utilizados para referirse al mismo proceso de fabricación. La fabricación aditiva es lo opuesto a los procesos ‘sustractivos’ en los que se extrae (o sustrae) material de un bloque más grande para crear el objeto final, por ejemplo, el mecanizado CNC.
Impresión 3D FDM vs FFF – explicada
Otra cosa que puede confundir a los recién llegados a la impresión 3D es ver referencias a los procesos FDM (modelado por deposición fundida) y FFF (fabricación de filamentos fundidos). Nuevamente, estos son nombres esencialmente diferentes para lo mismo, ya que ambos se refieren a un tipo específico de impresora 3D.
¿Existen diferentes tipos de impresoras 3D? ¡Sí! Pero no hay necesidad de confundirse, vamos a echar un vistazo rápido a estos a continuación.
¿Cuáles son las diferentes tecnologías de impresión 3D?
Los plásticos son un tipo de material versátil, por lo que existen muchas formas de fabricar con él. La impresión 3D no es una excepción, así que exploremos los diferentes métodos.
Las tecnologías más utilizadas son la impresión 3D FFF, SLA (estereolitografía) y SLS (sinterización selectiva por láser).
¿Qué es la impresión 3D FFF?
Una impresora FFF extruye una cadena gruesa de material, comúnmente conocida como filamento, a través de una boquilla calentada. La boquilla está montada en un sistema de movimiento que la mueve alrededor de un área de construcción, donde el filamento derretido se deposita en una placa de construcción. A medida que el material se enfría y se solidifica, la placa de construcción se mueve hacia abajo una fracción de milímetro capa por capa hasta que el objeto está completo.
El proceso de impresión 3D FFF
¿Qué es la impresión 3D SLA?
La impresión 3D SLA utiliza una resina curable por UV como materia prima. La resina se vierte en un recipiente con fondo de vidrio, en el que se sumerge una plataforma de construcción. Un láser emite luz ultravioleta sobre la resina para endurecer selectivamente una sección transversal de la forma requerida. La plataforma se eleva gradualmente fuera del contenedor para construir la impresión.
¿Qué es la impresión 3D SLS?
La impresión 3D SLS utiliza una materia prima en polvo, normalmente un polímero. El polvo se asienta en un recipiente, donde una cuchilla distribuye una fina capa de material en el área de construcción. Un láser fusiona las pequeñas partículas de material para formar una sola capa horizontal de la pieza, luego el contenedor se mueve una fracción de milímetro para comenzar una nueva capa, y la hoja se desliza por el área de construcción para depositar una nueva capa de crudo. material. Este proceso se repite para crear el objeto terminado.
Un modelo impreso en resina en una impresora SLA
Extracción de una pieza impresa en 3D SLS terminada
Esta no es una lista exhaustiva, y también puede encontrar lo siguiente:
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DLP (procesamiento de luz directa): un proceso basado en resina similar al SLA. En lugar de que un láser cure un punto individual de resina a la vez, DLP usa luz para proyectar una imagen de toda la capa en la resina.
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Chorro de aglutinante: un proceso a base de polvo similar al SLS, excepto que el polvo se fusiona con un agente aglutinante en lugar de un láser.
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Inyección de material: una variación de la impresión de inyección de tinta ‘2D’ que puede crear piezas 3D depositando cera o material plástico y luego curándolo con luz ultravioleta.
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SLM (fusión láser selectiva): una de las pocas variaciones similares de la tecnología SLS para la impresión 3D de metal
¿Quiere comprender los pros y los contras de cada tecnología? Lea nuestra guía detallada que compara los procesos de impresión 3D.
¿Qué materiales se utilizan en la impresión 3D?
Los polímeros plásticos son el material más común utilizado en la impresión 3D. Es posible utilizar otros materiales. Por ejemplo, hay impresoras 3D de metal dedicadas, pero estas son un nicho en comparación con las impresoras de polímero. Y se están empezando a desarrollar máquinas de gran tamaño basadas en tecnología de impresión 3D para materiales de construcción como el hormigón.
Los tipos de impresoras 3D convencionales, como FFF y SLS, pueden imprimir mezclas de polímeros y otros materiales (como metal, vidrio o madera). Estos se conocen como compuestos y ofrecen algunas de las propiedades del material mezclado.
En el contexto de la impresión 3D FFF, es posible que los términos «material de impresión 3D» y «filamento de impresión 3D» se usen indistintamente. Esto se debe a que la materia prima viene en bobinas de filamento fino.
En las siguientes secciones, veremos algunos filamentos de impresión 3D con más detalle por categoría.
Materiales de impresión 3D para principiantes
PLA
Derivado de recursos orgánicos renovables y fácil de imprimir, el PLA es el filamento ideal para principiantes. PLA también tiene grandes propiedades visuales. Pero su resistencia a bajas temperaturas y el hecho de que las propiedades mecánicas pueden degradarse con el tiempo significan que el PLA a menudo se pasa por alto para aplicaciones funcionales y mecánicas.
PETG
Una combinación bien equilibrada de propiedades ha hecho que PETG crezca hasta convertirse en uno de los materiales de impresión 3D más utilizados. Podría clasificarse fácilmente como un «material de ingeniería», pero también es una buena opción para los principiantes gracias a su buena imprimibilidad. Al combinar la resistencia química y al impacto con buenas propiedades térmicas, además de ser más económico que muchos otros materiales de ingeniería, es el filamento de referencia para aplicaciones de ingeniería para muchos usuarios.
Ingeniería de materiales de impresión 3D
Nylon
Al poseer resistencia química y ser capaz de soportar una tensión mecánica significativa, el nailon es una opción versátil para las piezas de uso final.
abdominales
Al ofrecer propiedades mecánicas y de resistencia al calor superiores en comparación con el PLA, el ABS es un material para aplicaciones más exigentes. Sin embargo, puede ser difícil imprimir, especialmente en una impresora 3D de marco abierto más barata. Una cámara de construcción cerrada y una temperatura controlada brindan una experiencia mucho más confiable.
Los prototipos visuales deben tener buenas características estéticas y táctiles.
Las piezas de uso final necesitan propiedades materiales para adaptarse a su aplicación, como la resistencia al desgaste o la retardancia de llama.
Materiales de impresión 3D flexibles
TPU
Con sus propiedades similares a la goma, el TPU se puede torcer, estirar y soportar impactos sin problemas.
PÁGINAS
Semiflexible y resistente a la fatiga, el PP (o polipropileno, como lo conoce) es ideal para aplicaciones que necesitan cierta flexibilidad, como bisagras o contenedores de líquidos.
Especialistas en materiales de impresión 3D
Materiales compuestos
Estos filamentos combinan un polímero con fibras de otro material para dar propiedades mejoradas. Hay dos categorías principales. Los compuestos de ingeniería que incluyen fibras de vidrio, carbono o metal ofrecen propiedades mecánicas mejoradas, como resistencia y rigidez. Y para propiedades visuales únicas, existen opciones compuestas como filamentos de cerámica o madera para impresión 3D, o incluso que brillan en la oscuridad. (Nota: las fibras en los filamentos compuestos pueden causar abrasión, así que verifique que su impresora sea compatible antes de usar alguna).
Si bien a veces se superponen con las categorías anteriores, hay muchos más filamentos de impresión 3D especializados para descubrir en el mercado, como materiales ESD seguros o ignífugos.
Materiales de apoyo
Primero, expliquemos rápidamente cuáles son.
Cada nueva capa de una impresión 3D requiere que la capa inferior la soporte. Los problemas surgen cuando el diseño de una impresión requiere un voladizo o un elemento que está suspendido en el aire. Así que estos materiales literalmente lo ‘soportan’ durante el proceso de impresión y se eliminan después. Los soportes se pueden imprimir con el mismo material que el resto de la impresión, pero su eliminación puede afectar la calidad de la superficie y la precisión dimensional. Para evitar esto, se han desarrollado materiales de apoyo especializados.
material de soporte soluble
Los materiales de soporte solubles se disuelven, por lo que no hay riesgo de dañar la pieza durante la extracción manual. El material de soporte de PVA se disuelve en agua, mientras que HIPS requiere el solvente d-limoneno.
Separarse
En algún lugar entre las opciones mencionadas hasta ahora, un material como Ultimaker Breakaway es un material de soporte distinto que se elimina manualmente. Esto hace que el proceso sea más rápido que esperar a que se disuelva, al tiempo que conserva la precisión dimensional de la pieza.
Una pieza impresa en 3D con material de soporte (izquierda) y después de quitar el material de soporte (derecha)
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