¿Cómo funciona una impresora 3D de FDM?

Cómo funciona una impresora 3D

Un extrusor, alimentado por un motor que empuja un material moldeable, se mueve sobre 3 ejes tridimensionales para imprimir una pieza.

La mejor forma de ver cómo funciona una impresora 3D es mediante este vídeo.

Una impresora 3D funciona mediante un proceso llamado deposición fundida o Fused Deposition Modeling (FDM). El componente central de una impresora 3D es el extrusor, que se encarga de calentar y extruir material moldeable a través de una boquilla. Este material, típicamente plástico como el PLA o el ABS, se deposita capa por capa sobre una superficie de construcción, construyendo así la pieza tridimensional.

Los motores de la impresora controlan dos funciones principales: empujar el material a través del extrusor. Luego mover el extrusor a lo largo de tres ejes tridimensionales (X, Y, Z). Para depositar el material en las posiciones correctas según el diseño de la pieza. Este proceso se repite capa tras capa, con el extrusor moviéndose de acuerdo con las instrucciones del diseño 3D. Hasta que se completa la pieza final.

El extrusor

El componente más importante de una impresora 3D es el extrusor. Se trata de una pieza que funciona muy similar a una jeringuilla. Una punta la cual se calienta y presiona material "plástico" que sale por el orificio del extrusor. Igual que por dónde sale la tinta de un bolígrafo o la sustancia de una jeringuilla. Este material plástico normalmente tiene una viscosidad similar a la plastilina. Este material se deposita en una posición en el espacio y construye la pieza. Es decir, el extrusor se va moviendo a lo largo del tiempo y del espacio de 3 ejes (X, Y, Z) y la pieza se va construyendo. Poco a poco, capa por capa durante algunos minutos u horas.

El extrusor no solo se encarga de fundir y depositar el material de impresión, sino que también controla otros aspectos importantes del proceso, como la velocidad de extrusión. La temperatura del bloque calefactor y la retracción del material para evitar goteos y deformaciones no deseadas.

Los Motores

Una impresora 3D tiene varios motores eléctricos que se ocupan de dos cosas:

• Empujar material por la punta/extrusor (la especie de jeringuilla) para que se deposite en la plancha.

• Mover el extrusor por los ejes para depositar material dónde el diseño de la pieza lo requiere.

Empujar material por el extrusor: Uno de los motores se encarga de mover el mecanismo de alimentación que empuja el filamento de material a través del extrusor. Este proceso es similar al de una jeringa. Donde el motor proporciona la fuerza necesaria para que el material sea extruido de manera uniforme a través de la boquilla de impresión.

Mover el extrusor por los ejes: La impresora 3D se mueve en tres dimensiones (X, Y, Z) para depositar el material en las posiciones correctas según el diseño de la pieza. Estos movimientos son controlados por motores paso a paso que están conectados a cada uno de los ejes. El motor del eje X mueve el extrusor de lado a lado (horizontalmente), el motor del eje Y mueve la plataforma de construcción hacia adelante y hacia atrás (también horizontalmente). Y el motor del eje Z mueve el extrusor hacia arriba y hacia abajo (verticalmente).

Cada uno de estos motores está controlado por la electrónica de la impresora 3D, que interpreta las instrucciones del archivo de diseño. Además envía señales precisas a los motores para coordinar los movimientos necesarios durante el proceso de impresión. La sincronización adecuada de estos motores es crucial para garantizar una impresión precisa y de alta calidad.

El Material

El material es de muchos tipos y acabados. El más habitual es el PLA por su coste, disponibilidad y facilidad de imprimir. Teóricamente, cualquier cosa que sea moldeable entre los 70 y los 250 grados, se puede imprimir. Esto significaría que incluso hummus o chocolate son imprimibles, pero las máquinas son más complejas.

El material utilizado en la impresión 3D es diverso y ofrece una amplia gama de opciones en términos de tipo y acabado. Uno de los materiales más comunes y populares es el PLA (ácido poliláctico), conocido por su bajo costo, disponibilidad generalizada y facilidad de impresión. El PLA es un polímero biodegradable derivado de fuentes naturales como el maíz o la caña de azúcar, lo que lo convierte en una opción respetuosa con el medio ambiente. Además, el PLA viene en una variedad de colores y puede tener acabados mate o brillante, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones en impresión 3D.

Sin embargo, el PLA es solo uno de los muchos materiales que se pueden utilizar en la impresión 3D. Otros materiales comunes incluyen el ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), el PETG (tereftalato de polietileno glicol), el nylon, el TPU (poliuretano termoplástico) y diferentes tipos de filamentos compuestos. Cada material tiene sus propias características únicas en términos de resistencia, flexibilidad, durabilidad, transparencia y otras propiedades físicas y químicas, lo que los hace adecuados para diferentes aplicaciones y usos.

Lo interesante de la impresión 3D es que, en teoría, cualquier material que pueda fundirse y moldearse a temperaturas entre aproximadamente 70 y 250 grados Celsius puede ser utilizado en el proceso de impresión. Esto significa que incluso materiales como hummus o chocolate podrían ser utilizados como material de impresión, aunque el proceso sería más complejo y requeriría una impresora especializada y adaptada para manejar estos materiales.