He estado pensando en las velocidades de impresión 3D y en por qué no puedo simplemente subir a la velocidad máxima y dejar que mi impresora 3D funcione. Muchas personas han probado esto y han visto que su calidad de impresión se reduce o el acabado de la impresión no se ve afectado. Decidí investigar qué limita la velocidad de la impresión 3D en esta publicación.
¿Qué limita la velocidad de impresión 3D? Hay varios factores que limitan la velocidad de impresión 3D, como la configuración del firmware, la estabilidad del marco, la velocidad de flujo del material, el material que está utilizando, el tipo de impresión y mucho más. Puede hacer muchas cosas para combatir estos límites, pero en cierto punto, sacrificará la calidad por la velocidad.
Esta es una respuesta simple, pero he entrado en más detalles en el resto de esta publicación, así que siga leyendo para descubrir qué limita la velocidad de impresión 3D.
La velocidad habitual recomendada para la mayoría de las impresoras 3D FDM es de 60 mm/s con muchas pruebas y experimentos. Una vez que usa velocidades por encima de esto, generalmente comienza a ver imperfecciones leves como granos, manchas, más deformaciones o capas más ásperas. Muchas de estas imperfecciones se pueden reducir mediante ajustes útiles.
¿Qué factores limitan la velocidad de impresión 3D?
Adhesión de capa baja
La parte principal del proceso de impresión 3D es colocar cada capa y debe hacerse con precisión. Cuando aumenta la velocidad de su impresora 3D, lo que puede suceder es que las capas de material no se adhieran muy bien entre sí.
Esto puede suceder debido a que el material no se enfría lo suficientemente rápido o no tiene suficiente tiempo para asentarse bien.
Una buena solución para esto sería probar diferentes filamentos para ver cuáles tienen mejores propiedades de adhesión. Se sabe que ciertos filamentos tienen una mejor adherencia que otros.
Sin una buena adhesión de la capa, sus impresiones no tendrán un buen estándar y es posible que ni siquiera terminen toda la impresión, según los detalles del modelo.
Necesita calentar el filamento más rápido
Cuando piensa en cuánto más rápido tiene que salir el filamento de la boquilla, se da cuenta de que es posible que se deba aplicar más calor para que el material alcance la temperatura óptima porque necesitará calentar el filamento más rápido.
Sin embargo, hay un punto en el que una temperatura demasiado alta puede causar obstrucciones en las boquillas, lo cual explico en una publicación sobre cómo prevenir atascos en las boquillas.
La razón por la que puede ocurrir un bloqueo es porque el orificio de la boquilla es demasiado grande, por lo que estaría tratando de forzar demasiado plástico derretido a través de él y resultará en una fuerza hacia atrás. Cuando el plástico derretido es forzado hacia atrás, puede comenzar a endurecerse y provocar un bloqueo y dar como resultado una subextrusión.
Puede superar este problema de alguna manera, pero obtenga una extrusora de alta calidad como la extrusora Hemera y pruebe lentamente qué temperaturas permiten una extrusión más rápida. En algunos casos, incluso puede usar calentadores duales
Necesita suficiente tiempo para enfriar el material
Si bien necesitamos calentar el filamento más rápido, también debemos aumentar el enfriamiento del material para que se endurezca lo suficiente como para obtener una impresión suave capa sobre capa. Un material como el PLA necesita un enfriamiento efectivo o verá defectos comunes como puentes, deformaciones y otras imperfecciones.
Lo bueno de PLA es que el enfriamiento intenso no lo afecta mucho, por lo que puede usar ventiladores más potentes.
Puede elegir un ventilador de mayor tamaño o uno más fuerte y de alta calidad. Si realmente quiere estirar los límites, probablemente quiera evitar usar el ventilador estándar con el que viene su impresora 3D.
La Noctua es mi fan favorita de las impresoras 3D debido a su alta potencia y al bajo nivel de ruido durante su funcionamiento.
Es posible que otros materiales no se impriman tan bien con fuertes ventiladores de refrigeración. Después de algunas pruebas y cambios incrementales, puede determinar cuánto enfriamiento puede soportar un material sin disminuir la calidad de impresión.
La deformación tiende a ocurrir más a menudo con impresiones más grandes, por lo que tener un recinto para atrapar más calor puede ser una buena solución para esto. Si su espacio de impresión es más cálido de lo habitual, también querrá un buen ventilador de refrigeración para que se enfríe lo suficientemente rápido.
Las piezas de la impresora no podrán seguir el ritmo
Como sabe, hay muchas partes importantes en una impresora 3D que funcionan juntas para imprimir objetos. Estos comprenden el marco, las correas, un hotend/extrusor y muchos más, y estas piezas pueden tener problemas para mantenerse al día con las altas velocidades de impresión. No será necesariamente qué tan rápido se mueva la boquilla, sino más bien el mal funcionamiento de la correa, la vibración excesiva del marco o los problemas de bloqueo de la extrusora, como se mencionó anteriormente.
Tiene que sopesar todas estas partes diferentes que se entregan antes de poder obtener una alta velocidad de impresión. Algunas partes no te darán tantos problemas como otras porque puedes tomar ciertas medidas para corregirlas.
Cinturón
Para el cinturón de su impresora 3D, puede ir un paso más allá y obtener un cinturón reforzado con Kevlar más ancho junto con ejes de motor totalmente compatibles. No querrías que algunas de las piezas más pequeñas frenen tus capacidades de velocidad.
Bastidor de base
Un ejemplo es que el marco de la impresora se hizo más resistente con refuerzos de acero atornillados y el peso se colocó estratégicamente para reducir las vibraciones. También puede obtener cinturones que sean más anchos y gruesos de lo normal para darle más fuerza.
Estos simples refuerzos y anclajes de la base deberían reducir en gran medida cualquier peso desequilibrado o movimientos que provoquen vibraciones no deseadas. Debe tener una base sólida para que se siente la impresora 3D, así como buenos rodamientos que puedan seguir el ritmo de los movimientos.
Se puede aplicar un travesaño diagonal desde el marco superior hasta el marco del eje Y inferior o algo similar para reforzar aún más la impresora 3D.
Extrusor/Hotend
Algunas impresoras 3D tienen extrusores y hotends que no son de la mejor calidad, por lo que puede ser una buena idea obtener una actualización aquí. Le dará una mayor capacidad para mantenerse al día con velocidades de impresión más rápidas. Como se mencionó anteriormente, el Extrusor Hemera es una excelente opción.
Peso de su impresora 3D
El peso de la impresora en general puede tener efectos negativos con altas velocidades de impresión porque cuando el peso se mezcla con la velocidad, crea una fuerza física adicional que da como resultado varias imperfecciones en las impresiones llamadas artefactos.
Una buena solución aquí sería usar una configuración Bowden en lugar de transmisión directa para reducir el peso.
Configuración de aceleración efectiva baja desde la configuración del firmware
El simple hecho de establecer su aceleración en algo así como 130 mm/s no significa necesariamente que su impresora alcanzará esas velocidades. Depende del diseño del objeto que estés imprimiendo. ¿Tu objeto tiene muchos giros cortos y cerrados o hay muchos lados largos de un lado al otro?
Por lo tanto, las velocidades de impresión pueden limitarse en gran medida solo en función de los modelos y se lograrán tiempos de impresión más rápidos ajustando y ajustando la configuración a la medida de cada diseño.
Si ajusta esta configuración de manera lenta e incremental, puede encontrar un feliz equilibrio en el que los objetos se pueden imprimir con precisión y con buenos detalles a alta velocidad. La razón por la que estos ajustes no son tan sencillos es porque algunos de los movimientos de un objeto pueden ser bastante cortos, nítidos y precisos.
Cuando los ajustes de aceleración y tirones son altos, pueden provocar movimientos rápidos y bruscos que dan como resultado una calidad de impresión drásticamente inferior.
Esta es más una solución simple en la que se asegura de que la configuración de su firmware esté actualizada y realmente se registre con la configuración de su impresora.
Los ajustes de aceleración y jerk tienen un efecto directo en la velocidad, pero generalmente se recomienda no jugar demasiado con estos ajustes porque causan una gran cantidad de problemas.
Tasa de flujo de extrusión de material
Este factor es bastante similar al factor de calentamiento del filamento anterior, pero se pone en un ángulo ligeramente diferente.
La velocidad de flujo del material extruido se puede aumentar fácilmente aumentando el tamaño de la boquilla, aumentando la altura de la capa o utilizando un material que no requiera mucho tiempo de enfriamiento para que se extruya rápidamente.
Una gran solución para aumentar las tasas de flujo sería usar un hotend especializado de alto flujo como el Volcano, con una boquilla del mismo tamaño junto con una extrusora de primer nivel como la Hemera Extruder.
Estos dos elementos trabajando juntos deberían funcionar bien para resolver cualquier problema de retracción o flujo que surja al intentar imprimir un modelo detallado a alta velocidad.
Depende de los modelos que esté imprimiendo
Cuando piense en los diferentes tipos de modelos que puede imprimir, se dará cuenta de que las partes más detalladas deberán imprimirse lentamente porque habrá movimientos más nítidos y precisos en lugar de una larga línea de material.
Aquí es donde los ajustes de aceleración y tirón marcan una gran diferencia en la velocidad de impresión.
Tendrá que haber muchas retracciones para estas extrusiones, lo que puede aumentar los tiempos de impresión en general porque las tasas de flujo disminuyen y se extruyen cantidades más pequeñas de filamentos.
Tipos de procesos de impresión
Este es un factor bastante importante cuando piensa en cómo se construyen realmente las capas en sus superficies de impresión. FDM o Fused-Deposition Modeling se encuentra en una etapa donde sus limitaciones son muy conocidas y se han tomado muchas acciones para tener altas velocidades.
Si desea una velocidad y calidad sustancialmente más altas, deberá buscar un proceso de impresión diferente, como SLA o estereolitografía, que utiliza procesos fotoquímicos y reacciones de luz para crear capas.
Estas tecnologías definitivamente se están expandiendo y podemos esperar ver algunos desarrollos serios en los próximos años. Tal vez algún día tengamos una velocidad que realmente compita con algunos procesos de fabricación tradicionales.
Mientras tanto, tendremos que conformarnos con lo que tenemos ahora, que ha mejorado enormemente con el tiempo.
Entonces, cuando se trata de eso, no obtendrá velocidades de impresión enormemente altas sin sacrificar la calidad de impresión. He entrado en algunos detalles interesantes sobre cómo puede mejorar la velocidad de impresión sin reducir la calidad, o puede consultar otra publicación sobre las 25 mejores actualizaciones de impresoras 3D que puede realizar.
