¿Qué es la impresión 3D?

Un proceso por el que se crean objetos físicos a través de la colocación de un material en capas a partir de un modelo digital. Por lo tanto, se trata de un proceso en el que se crea un objeto físico en tres dimensiones a través de un objeto o modelo digital mediante una impresora 3D que puede usar diferentes tecnologías y materiales para ir superponiendo capas hasta crear una réplica perfecta.

Impresoras 3D

En el LabTEm se cuenta con varias impresoras 3D, armadas por estudiantes y profesores pertenecientes al mismo. Incluso, en la pandemia se confeccionaron mascarillas cuyas partes fueron impresas para luego ser donadas a distintas instituciones

Partes de una impresora 3D

En el siguiente gráfico se puede observar las partes de una impresora 3D.

Materiales

Al material físico utilizado para imprimir se lo llama filamento, este puede ser de diferentes tipos y colores, cual se use dependerá de la impresora 3D de la que se disponga y de la pieza a imprimir. En el laboratorio, generalmente, se hace uso de los siguientes:

• PLA (Ácido poliláctico): Utilizado generalmente para crear envases, es un termoplástico fabricado a partir de almidón de maíz, yuca, mandioca o caña de azúcar.
• Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS): De uso automotriz, industrial y doméstico, es resistente y soporta altas temperaturas, además de flexible también es fácil de pintar.
• HIPS (Poliestireno de alto impacto): Es un polímero termoplástico basado en una mezcla de poliestireno y caucho de polibutadieno, similar al ABS pero más resistente, se usa generalmente para la impresión de soportes, de superficie lisa y resistente a los rayones, también es seguro utilizarlo en entornos alimentarios.

Software

Se necesita de un software especifico para controlar la impresora y transmitir los datos de un archivo a imprimir, en el laboratorio se utiliza Repetier Host, un programa libre y gratuito que además de gestionar el funcionamiento de la impresora, transmite archivos STL mediante una conexión USB línea a línea o almacenando los datos en formato Gcode en la tarjeta microSD de la máquina.

¿Cómo obtener los diseños 3D?

Se pueden descargar de Thingiverse una página web gratuita donde además de baja diseños se pueden subir. Cabe destacar que los archivos están en formato .STL.

También se pueden realizar diseños en software como Tinckercad o Blender, y además utilizar un scanner 3D para escanear objetos y llevarlos a su forma digital.

Errores comunes de la Impresión 3D

La primera capa de impresión no se pega a la cama

Posibles causas:

• El nozzle está separado de la cama caliente: Una vez que la cama está correctamente nivelada, hay que determinar la altura adecuada del Nozzle con respecto a la misma, de alguna de las siguientes maneras: Si nuestro modelo de impresora es una prusa i3, lo que podemos hacer es bajar el final de carrera del eje Z, de esta manera, lo que hacemos es disminuir la distancia de nozzle con respecto a la cama. Ajuste de la altura del nozzle mediante hardware. Para ello deberemos de tener en cuenta el parámetro de Z offset. En este parámetro, lo que hacemos es indicar a la impresora que acerque “-x mm” la boquilla de la cama caliente. Ejemplo: si determinados un valor de -0.05mm, cuando vaya a comenzar la impresión, el eje z bajara 0.05mm y de esta manera facilitamos que el plástico salga sin ningún problema. El valor dependerá de cada situación e impresora, lo conveniente establecer un valor e ir variando el valor hasta el punto que el nozzle ya esté cerca con la base caliente.

1. La impresión de la primera cara está demasiado rápida: Normalmente la velocidad de impresión de la primera capa se debe de realizar a la mitad de velocidad. De esta manera lo que hacemos es asegurarnos de que el filamento se adhiere a la base. Se soluciona modificando el parámetro que se denomina “First Layer Speed”. Si indicamos un 50%, le estamos indicando a la impresora que imprima la primera capa a la mitad de velocidad que el resto de capas. Si le parece que todavía va demasiado rápida, disminuya el valor.
2. La cama no está lo suficientemente caliente: Cuando se deposita el filamento en una base fría, es normal que el plástico se enfríe más rápido provocando que no se pegue. Para evitar esto, si la impresora dispone de base caliente, aumentar la temperatura hasta conseguir que se adhiere mejor. La temperatura de la base caliente depende del tipo de filamento que se esté usando, es el propio fabricante el que indica la temperatura que hay que establecer para imprimir. Utilizar laca del pelo de fijación fuerte (recomendamos la laca roby)  o un adhesivo especifico para impresión 3D.Si disponemos de ventilación de capa, también provoca que se enfríe el filamento más rápido. Esto se soluciona deshabilitando que este activo el ventilador durante la impresión de la primera capa.

Extrusión de poco plástico

Posibles causas:

• Diámetro incorrecto del filamento: Lo primero que hay que comprobar es que se le ha indicado al software el diámetro correcto del filamento que se está imprimiendo. Se puede comprobar con un calibre que diámetro tiene el filamento exactamente. Existen los siguientes valores de mercado: 1.75mm, 2.85mm ó 3mm.
• Aumentar el parámetro multiplicador del extrusor: Si sigues con problemas en la impresión de piezas, hay que ajustar el valor del “extrusión multiplier”. Modificando este parámetro lo que conseguimos es variar cuanto plástico se extruye en cada impresión. Por ejemplo: por defecto está establecido el valor de 1, pero si lo aumentamos hasta 1.05, significa que se extruira un 5% más plástico que anteriormente. El valor típico para filamento PLA es de 0.9, mientras que para filamento ABS se tiende a un valor de cerca 1.0. Si realizas alguna modificación, es conveniente realizar una impresión de un cubo de calibración para comprobar que se ha subsanado el problema.Si sigues con problemas en la impresión de piezas, hay que ajustar el valor del “extrusión multiplier”. Modificando este parámetro lo que conseguimos es variar cuanto plástico se extruye en cada impresión. Por ejemplo: por defecto está establecido el valor de 1, pero si lo aumentamos hasta 1.05, significa que se extruira un 5% más plástico que anteriormente. El valor típico para filamento PLA es de 0.9, mientras que para filamento ABS se tiende a un valor de cerca 1.0. Si realizas alguna modificación, es conveniente realizar una impresión de un cubo de calibración para comprobar que se ha subsanado el problema.

DESPLAZAMIENTO DE CAPAS

Posibles causas:

• El hotend se desplaza muy rápido: Demasiada velocidad puede provocar que algún motor pierda pasos. Si los desplazamientos son demasiados rápidos, reduce en un 50% la velocidad de desplazamiento sin extrusión. Parámetro Slic3r: Print settings > Speed > Travel.

• Mecánica o Electrónica: CORREAS: Un exceso o defecto de tensión provoca irregularidades en la transmisión de movimiento. ELECTRÓNICA: Las electrónicas disponen de drivers de control para los motores paso a paso, si no están ajustados a los mA debidos, el motor perderá pasos y las capas se desplazarán. Si disponemos de un polímetro, lo que haremos es ajustar la corriente de cada eje de motor acorde a la impresora que tengamos (puede probar con X=400 mA , Y=400 mA, Z=E=600 mA, cuando sean DRV8825, en caso contrario consultar los valores óptimos para el tipo de driver que dispone). Consulte al fabricante.

CICATRICES EN LA CARA SUPERIOR

Posibles causas:

• La impresora hecha demasiado filamento durante la impresión: Durante la impresión de la capa superior, echa demasiado plástico, por lo que deberá de ver el apartado de “Extrusión de mucho plástico”.
• Homming Z mal ajustado: Este efecto aparece si la primera de capa se imprime demasiado cerca del cristal. SOLUCIÓN: Revise el apartado “Nozzle demasiado cerca de la cama caliente”.