Cómo elegir una impresora 3D

Elegir una impresora 3D FDM puede ser un proceso abrumador, pero intentaremos que las impresoras 3D sean fáciles de entender. No recomendaremos una impresora 3D, sino que le informaremos qué debe buscar para asegurarse de obtener una impresora 3D que sea rápida, capaz, fácil de usar y fácil de mantener. Lo haremos diseccionando la impresora 3D en opciones y componentes y considerando cada uno a la vez.

En primer lugar, hablemos de la cinemática, la estructura y el sistema de propulsión de las impresoras 3D. Hay varios tipos de impresoras 3D FDM, pero me centraré en las tres más comunes: cartesiana, delta y coreXY.

Las impresoras 3D cartesianas son las más populares e incluyen modelos como la Prusa Mk3 y la línea de impresoras Lulzbot Taz. Su característica distintiva es el hecho de que cada motor afecta al movimiento en una sola dimensión. La estructura normalmente incluye un sistema de pórtico y el movimiento se produce en la dirección z con tornillos guía, y las correas proporcionan movimiento en x e y. La transmisión de potencia de este tipo rara vez es un problema, pero es importante asegurarse de que las correas tengan la tensión correcta y que el pórtico esté alineado con los tornillos guía. La estructura del pórtico tampoco es especialmente rígida (dependiendo en gran medida del diseño del soporte) y, por lo tanto, puede causar vibraciones a velocidades de impresión más altas.

Las impresoras 3D Delta son conocidas por su velocidad, pero pueden tener problemas con la precisión dimensional, porque la cinemática es más compleja. La cinemática compleja también requiere un microcontrolador más potente para obtener las velocidades que permite el cabezal de impresión de baja masa, o de lo contrario los cálculos del microcontrolador se retrasan con respecto al movimiento físico del sistema. Las Delta utilizan los tubos Bowden más largos y, por lo tanto, presentan la mayor cantidad de problemas de supuración, formación de hilos y control de extrusión. Muchos de los problemas de las Delta se pueden solucionar teóricamente con microcontroladores más rápidos y algoritmos más inteligentes que tengan en cuenta la acumulación de presión del filamento causada por el sistema de tubos Bowden.

Las impresoras CoreXY han ganado popularidad en los últimos años debido a la promesa de altas velocidades que se hacen posibles al mover solo el cabezal de impresión (baja masa) en cada capa y mover la plataforma de impresión (masiva) solo durante los movimientos z, lo que se puede hacer de manera relativamente lenta sin sacrificar la velocidad de impresión general, y algunas impresoras CoreXY no mueven la plataforma en absoluto. La estructura de caja alrededor de una impresora CoreXY también es muy rígida y dimensionalmente estable, lo que favorece la impresión a alta velocidad. Las impresoras CoreXY tienen un sistema de correa complejo para la transmisión de energía que puede causar problemas porque la correa larga es mecánicamente flexible y, a veces, puede salirse de los engranajes paso a paso o estirarse durante una impresión y causar líneas de capa visibles. Existen soluciones alternativas para estos problemas y puede encontrar máquinas de alta velocidad y calidad de impresión como los kits de bricolaje Ratrig of Voron.

Probablemente el factor más importante que afecta el precio de las impresoras 3D es el volumen de impresión . Este es el volumen en el que debe caber tu impresión 3D para que puedas imprimirla en 3D. Es importante tener en cuenta que el hecho de que una impresora 3D tenga un volumen de construcción determinado no significa que puedas utilizar ese volumen de construcción para todas las impresiones y todos los tipos de filamentos. Los problemas de impresión 3D, como la deformación y el rizado, se vuelven más complicados a medida que las impresiones 3D se hacen más grandes. Un recinto alrededor de la impresora ayuda con estos problemas. El recinto puede ser tan simple como una caja de cartón (advertencia justa: las impresoras 3D rara vez se incendian). Además, es probable que descubras que las impresiones no se adhieren bien a una parte de la cama. Para obtener la mejor adhesión a la cama con PLA, PETG y ABS, recomendamos buscar una impresora con una lámina de PEI o al menos un revestimiento de PEI.

A continuación, veamos el extrusor y el hot end , que juntos conforman el subsistema que más impacta en la velocidad y calidad de la impresión 3D. Hay dos alternativas para esta combinación: 1) un sistema Bowden que tiene un extrusor, un tubo Bowden y un hot end separados, y 2) un sistema de accionamiento directo que los integra todos en un solo paquete.

La opción Bowden separa el extrusor del extremo caliente y guía el filamento desde el extrusor hasta el extremo caliente con el tubo Bowden. Esta configuración tiene un cabezal de impresión más liviano (solo el extremo caliente y el carro) que puede moverse más rápido sin sacudir la impresora 3D, lo que da como resultado impresiones más rápidas. Sin embargo, la separación entre el extremo caliente y el extrusor reduce el control de la impresora sobre su extrusión, por lo que problemas como el goteo, la formación de hilos y la extrusión inconsistente se vuelven más desafiantes. Un sistema Bowden generalmente es más fácil de mantener (porque es más fácil acceder al extrusor y al extremo caliente por separado) y es menos propenso a fallas causadas por el desgaste del filamento.

La configuración de accionamiento directo tiene un extrusor y un hot end integrados. Esto da como resultado un control de extrusión mucho mejor, lo que es crucial para la calidad de impresión, pero hace que el cabezal de impresión sea más grande, lo que puede provocar efectos de vibración a velocidades de impresión más bajas. Una configuración de accionamiento directo también es más difícil de reparar, ya que a menudo requiere desmontar el extrusor y el hot end para llegar al problema. En general, se acepta que los sistemas de accionamiento directo son superiores para las impresoras 3D cartesianas y los sistemas Bowden son superiores para las impresoras 3D delta.

A continuación, veamos el extrusor. Ya sea que estés usando un sistema de accionamiento directo o un sistema Bowden, la función principal del extrusor es empujar el filamento hacia el extremo caliente. El extrusor tiene dos modos de falla principales: 1) pérdida de tracción después de moler el filamento de la impresora 3D y 2) el motor del extrusor se salta un paso debido a cargas excesivas. Un sistema de extrusión de engranajes dobles ayuda a mitigar el riesgo de moler el filamento al aumentar el área sobre la que presionan los engranajes, y es un avance reciente importante en la tecnología de impresión 3D. Para minimizar la probabilidad de que el motor del extrusor se salte un paso, debes buscar un extrusor con relaciones de engranajes que hagan que los pasos del extrusor sean más precisos y aumenten la fuerza máxima que reacciona contra el filamento.

El siguiente paso es el extremo caliente. La función principal del extremo caliente es derretir el plástico donde se supone que debe derretirse (en el bloque calentado y hacia abajo) y evitar que se derrita donde no debe hacerlo (en el corte térmico y hacia arriba). El mantenimiento más común que tendrá que realizar en su máquina probablemente será eliminar una obstrucción del extremo caliente. Un buen extremo caliente tiene un calentador potente (las potencias típicas del calentador varían de 30 a 80 W), un bloque calentado grueso (para maximizar la transferencia de calor del bloque al filamento), un corte térmico con una sección transversal muy delgada (para evitar que el filamento se derrita en el corte térmico) y respiraderos de enfriamiento de piezas que apuntan directamente a la boquilla. El extremo caliente también incluye la boquilla de su impresora 3D. Un diámetro grande del orificio de la boquilla aumenta la velocidad máxima de extrusión, la altura máxima de la capa y el ancho máximo de la capa, pero también disminuye la probabilidad de una obstrucción y disminuye la calidad de la superficie de las impresiones 3D (mayor rugosidad de la superficie). Las boquillas son baratas y se consideran elementos descartables, por lo que son fáciles de reemplazar y personalizar. Solo asegúrate de actualizar la configuración en tu cortadora y asegúrate de no ejecutar un código G para un tamaño de boquilla mientras otro tamaño está instalado. Los diámetros de las boquillas varían de 0,1 mm a 2 mm, pero la mayoría de las personas usan boquillas de 0,4 a 0,6 mm.

El sistema de nivelación de la cama es muy importante para la facilidad de uso de una impresora 3D. Hay dos categorías principales: nivelación manual y nivelación automática de la cama . Los sistemas de nivelación manual de la cama implican girar tornillos en las cuatro esquinas de la cama mientras la impresora coloca la primera capa hasta que la cama de impresión se nivela con el movimiento del cabezal de impresión. Puede saber si está nivelada mirando las líneas que se colocan junto a la cama de impresión. La nivelación manual de la cama requiere que espere a que comience la impresión y observe cómo coloca parte de la primera capa. Esto puede llevar alrededor de 10 minutos por impresión 3D si su cama requiere nivelación cada vez que imprime algo en 3D.

La nivelación automática de la cama es una característica interesante que implica un sensor que toma medidas alrededor de la cama para que la impresora sepa dónde se encuentra. Incluso con los sistemas de nivelación automática de la cama, es común que tenga que hacer un paso en Z en la cama para alinearla por completo. Hay varios tipos de sensores que se utilizan para nivelar la cama: un sensor de galga extensométrica, un sensor inductivo, un sensor capacitivo y un sensor de continuidad . Los he enumerado en el orden de nuestra preferencia, siendo un sensor de galga extensométrica la mejor opción.

Por último, es posible que desees considerar la placa de control y el firmware que ejecuta la impresora 3D. El firmware es el programa informático que se flashea en un microcontrolador. El firmware de código abierto llamado Marlin en una placa Arduino de 16 bits fue esencialmente estándar durante años, pero más recientemente, las empresas han tomado Marlin y lo han modificado a su gusto (a menudo ignorando los términos de uso del software al hacerlo de código cerrado) y han aparecido nuevas opciones como Duet3D (placa y firmware) y el firmware Klipper en una Raspberry Pi. Estas dos últimas opciones proporcionan una interfaz más sofisticada que incluye monitoreo remoto de la impresora 3D con cámara y control de la impresora a través de wifi. Duet3D y Klipper también facilitan el cambio de configuraciones de firmware, lo que puede ser de gran ayuda si te gusta trastear y actualizar tu impresora 3D.

En general, existe una gran variedad oculta entre las opciones de impresoras 3D, y todas ellas tienen diferentes ventajas, desventajas y precios. Antes de comprar una impresora 3D, recomiendo encarecidamente que consulte tantas reseñas de esa impresora en particular como sea posible y que las analice desde el punto de vista de qué hace que una impresora 3D sea mejor. Por último, me gustaría animarle a que compre su impresora 3D en países cuyos gobiernos no sean contrarios a su sistema de creencias, porque las cadenas de suministro son importantes y su compra tiene el efecto incidental de fortalecer la cadena de suministro y el poder geopolítico de la clase dirigente de ese país.