La tolerancia en la impresión 3D es una medida de cuánto se desvía una medida del valor objetivo. No existe un estándar fijo para la tolerancia de la impresión 3D: depende de usted y de los requisitos de su aplicación. La tolerancia se puede optimizar utilizando filamento de alta calidad y asegurándose de que su extrusora se haya calibrado correctamente y recientemente.
Si nunca se ha tomado el tiempo de medir las dimensiones de sus proyectos impresos en 3D, le sorprenderá saber que las medidas reales no coinciden con las del modelo 3D de referencia. Esta desviación puede ser aceptable en algunos casos, pero solo hasta cierto punto. ¿Cuál es el secreto para obtener tolerancias más estrictas?
¿Qué es la tolerancia en la impresión 3D?
La discusión sobre la tolerancia puede ser confusa en algunos puntos, principalmente porque a menudo se confunde con otros conceptos como espacios libres, resolución y precisión. La forma más sencilla de definir la tolerancia es que es el margen de error de una medición dimensional de una impresión 3D.
La tolerancia siempre se expresa como un rango. Por ejemplo, una columna con una longitud de 5 centímetros puede tener una tolerancia de 0,05 centímetros. Esto significa que la medida real de la longitud de la columna puede oscilar entre 4,95 centímetros y 5,05 centímetros.
Si solo está imprimiendo un objeto en 3D porque se ve bien, es probable que unos pocos milímetros de desviación no importen. Sin embargo, las piezas funcionales diseñadas para ingeniería generalmente requerirán tolerancias muy estrictas. Este también puede ser el caso si está diseñando piezas diseñadas para encajar entre sí durante el montaje.
Los juegos y las tolerancias son dos conceptos íntimamente relacionados. Cuando diseña una pieza con espacios muy pequeños, debe estar seguro de que esto se puede lograr en función de la tolerancia de su impresora 3D. De lo contrario, existe el riesgo de que la holgura o el espacio se fusionen debido a desviaciones de medición muy pequeñas.
Factores que afectan la tolerancia de la impresión 3D
La tolerancia de cualquier proyecto impreso en 3D se ve afectada por varios factores. Conocer estos factores y cómo contribuyen a cualquier desviación dimensional es la clave para poder optimizar la tolerancia según sea necesario.
Tecnología
La tecnología de impresión 3D que utiliza juega un papel muy importante en la determinación de los límites de tolerancia. Las impresoras 3D basadas en filamentos por lo general se quedan cortas en esta discusión, ya que la tolerancia de esta tecnología está limitada a aproximadamente 0,15 mm. Las impresoras SLA pueden tener tolerancias mucho más estrictas (hasta 0,01 mm) debido a lo pequeños y precisos que pueden ser los láseres.
Material
Otro factor que contribuye a las desviaciones de medición es el material para la impresión 3D. Algunos materiales tienden a contraerse más durante el enfriamiento o el poscurado, lo que contribuye a valores de tolerancia bajos. Los filamentos baratos también pueden ser problemáticos, ya que pueden causar problemas en la extrusión que se traducen en imprecisiones dimensionales y un acabado superficial deficiente.
Movimiento y calibración
Los valores de tolerancia bajos no se pueden atribuir solo al equipo o los materiales: una impresora 3D se puede modificar o ajustar para una tolerancia óptima. Las piezas específicas que deben calibrarse pueden variar de un tipo de impresora 3D a otra. Por ejemplo, la extrusora de una impresora basada en filamentos juega un papel muy importante en el control de la cantidad de filamento que entra en una capa, lo que también afecta la tolerancia.
Si desea optimizar la tolerancia, el enfoque debe ser múltiple. Necesitará una buena impresora 3D y materiales de alta calidad, pero el mantenimiento y la calibración adecuados son igualmente esenciales.
Midiendo la tolerancia de su impresora 3D
Verificar los valores de tolerancia de su impresora 3D es esencial si está diseñando una pieza para un uso de alta precisión. Esta también es una excelente manera de verificar las mejoras después de haber realizado algunos ajustes o calibración con su impresora 3D.
Afortunadamente, hay varios modelos gratuitos que puede usar para verificar la tolerancia. La más simple sería esta prueba de tolerancia personalizable que proporciona siete columnas, todas con espacios de diferentes medidas. Los huecos oscilan entre 0,1 y 0,4 mm. con 0,05 mm. intervalos Puede imprimir solo las columnas que necesita para ahorrar en filamento o resina.
Para una «prueba de tortura» que es un poco más completa, elige imprimir esta prueba de impresora 3D todo en uno. Este modelo gratuito combina una prueba de tolerancia básica con puentes, características de voladizo y orificios de varios tamaños. Recomendamos esto si está trabajando con un filamento completamente nuevo y está ajustando varios parámetros en su impresora 3D o rebanadora.
Cómo se puede mejorar la tolerancia de la impresión 3D
Si descubre que no está satisfecho con la tolerancia de su impresora 3D, existen algunos métodos que puede explorar para intentar mejorarla. Estas son algunas de nuestras recomendaciones:
Usa un buen material
El primer paso es asegurarse de que está utilizando filamento o resina de alta calidad. Esto es doblemente importante en la impresión basada en filamentos porque la calidad del filamento puede tener un efecto directo en la consistencia de la extrusión. Las impurezas, la humedad o las inconsistencias en el diámetro pueden causar problemas de extrusión. Cualquier problema en la extrusión puede reducir los valores de tolerancia, sin mencionar cómo también se ve afectada la calidad general.
Nivela tu cama
Si busca una tolerancia estricta, casi todos los aspectos del proceso de impresión 3D deben ser perfectos. Uno de los pasos más básicos para mantener un buen rendimiento de la impresión 3D es asegurarse de que la plataforma de impresión esté nivelada antes de cada proyecto.
Hay maneras diferentes de hacer esto. Si su impresora tiene una función de nivelación de cama guiada o automática, entonces esta tarea se vuelve mucho más fácil. Hacerlo manualmente también está bien, pero te llevará más tiempo si quieres hacerlo con la mayor precisión posible.
Consultar el estado de las correas
En las impresoras FDM, el movimiento del cabezal de impresión está controlado por una serie de correas conectadas a motores paso a paso. Para que la rotación de los motores se traduzca completamente en movimiento lineal, estas correas deben estar tensas y lubricadas correctamente.
Una cosa a tener en cuenta sobre estos cinturones es que están hechos de un material flexible que tiende a estirarse con el tiempo, por lo que tendrás que ajustar su tensión periódicamente. Afortunadamente, puede imprimir en 3D su propio tensor de correa. Estos tensores de correa se pueden ajustar según sea necesario. Por supuesto, hacer un reemplazo completo de la correa también es una opción.
Calibra tu extrusora
Si realmente desea ajustar el rendimiento de su impresora 3D, una de las mejores maneras es calibrar su extrusora. Esto puede ser bastante complejo, ya que implica realizar algunos cambios en el código G de un modelo. No tienes que ser muy hábil en la codificación para hacer esto, pero un poco de experiencia ayuda.
El objetivo principal de este paso es ajustar el valor del multiplicador de extrusión o valor E de su impresora. Si observa el código G con una cortadora, este valor E se indica en una línea que comienza con el comando M92. Este valor se refiere al número de pasos del extrusor que se necesitan para extruir exactamente 100 milímetros de filamento.
El proceso de calibración de una extrusora es bastante complicado, por lo que puede consultar otro artículo que escribimos sobre el tema. Parece mucho trabajo, pero este paso puede generar grandes mejoras en términos de tolerancia y precisión de los detalles.
Reducir la velocidad de viaje
Si usa una impresora FDM, el filamento que se usa para construir un modelo se extruye a través de un cabezal de impresión móvil. Este cabezal de impresión se mueve de acuerdo con el código G generado a partir del modelo cortado. Sin embargo, la velocidad a la que se mueve este cabezal de impresión todavía está determinada por la configuración de la cortadora que puede ajustar.
El problema con un cabezal de impresión que se mueve demasiado rápido es que tiende a sobrepasar su ubicación de destino. Esto se debe principalmente al impulso del cabezal de impresión, exacerbado por el hecho de que es una maquinaria bastante pesada. Para evitar que esto se convierta en un problema, puede intentar reducir la velocidad de desplazamiento a un valor de unos 100 mm/s. Esto puede alargar significativamente el tiempo de impresión de su proyecto, pero ese es el precio que paga por la calidad.
Postprocesamiento
A pesar de los mejores esfuerzos, aún puede terminar con piezas impresas en 3D que no encajan perfectamente entre sí. Si las discrepancias son pequeñas, es posible que aún pueda recuperar la pieza mediante el procesamiento posterior.
Para rasurar una pequeña cantidad de exceso de material, encontramos que un buen lijado a la antigua proporciona el mejor control. El papel de lija es barato pero fácil de usar. Quizás las únicas desventajas del lijado son que es un método bastante lento y que es posible que no puedas acceder a espacios o agujeros muy pequeños.
Para un nivel más fino de procesamiento posterior, puede considerar usar una herramienta rotativa Dremel. Esto puede ayudarlo a entrar en esas secciones más pequeñas y hacer ajustes más precisos. El uso de una herramienta Dremel requiere un poco de habilidad, por lo que podría ser una buena idea hacer algunas prácticas primero.
Para ir finalizando
La definición de tolerancia en la impresión 3D no difiere realmente de cómo se usa el término en ingeniería. Es simplemente el rango por el cual las mediciones pueden desviarse de los valores ideales. No todas las situaciones requieren que se moleste con las tolerancias estrictas, pero de todos modos es una buena idea aprender sobre este concepto.
Obtener una tolerancia estricta requiere más o menos lograr las condiciones perfectas para su impresora 3D. Una cama bien mantenida, una extrusora calibrada y un filamento de alta calidad contribuyen en gran medida a lograr valores de tolerancia pequeños. Si todo lo demás falla, aún puede intentar compensar las discrepancias en el procesamiento posterior.
Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro de seguridad contra incendios.