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La impresora 3D es una herramienta que se utiliza para crear objetos en 3D que han sido diseñados en un ordenador. Las impresoras 3D tienen una amplia gama de formas, tamaños y tipos. Son máquinas controladas por ordenador. Al igual que las impresoras de papel, que depositan la tinta en una sola capa para crear una imagen, las impresoras 3D depositan el material en varias capas para crear un objeto 3D.

En comparación con otras herramientas CNC, las impresoras 3D son baratas. Podemos utilizarlas para fabricar piezas personalizadas de forma rápida y económica. Por lo tanto, las impresoras 3D son una de las mejores herramientas para la fabricación de prototipos. Las máquinas para fabricar grandes series de productos requieren moldes mecanizados con precisión, lo que supone más gastos. Con una impresora 3D se puede diseñar y fabricar una pieza de forma barata, y luego se puede modificar su diseño y volver a imprimirlo. El procedimiento puede repetirse hasta que estemos completamente satisfechos con un producto.

CÓMO FUNCIONAN LAS IMPRESORAS 3D

Para entender específicamente cómo funcionan las impresoras 3D y cómo diseñar modelos para ellas, tenemos que entender los diferentes tipos de impresoras 3D. Aunque los materiales y los métodos con los que se crean las piezas difieren, todas las impresoras 3D construyen las piezas añadiendo material capa a capa, fusionando cada capa para formar un objeto sólido. Hay un par de tipos diferentes de procedimientos de impresión 3D. Algunos son más adecuados o para grandes series de productos, otros permiten el uso de múltiples materiales y colores. Algunos tipos son muy fáciles y baratos de construir, por la forma en que funcionan.

Figura 1: Ejemplo de adición de material en una impresora 3D FDM

FDM (Fused Deposition Modeling) es probablemente uno de los tipos más comunes de impresión 3D, y es el más fácil de entender. En este tipo de impresión 3D, el material es fundido por el cabezal de la impresora, y extruido sobre la superficie calentada - cama de la impresora. El cabezal de la impresora deposita el material capa a capa para construir un modelo 3D, durante el enfriamiento las capas se fusionan.

MODELO DE DISEÑO PARA IMPRESIÓN EN 3D

Las impresoras 3D permiten a los diseñadores pasar directamente de las ideas conceptuales y los modelos de diseño a los modelos físicos. Para ello, es necesario diseñar el objeto en un ordenador mediante un software de diseño 3D.

Hay muchos programas CAD (diseño asistido por ordenador) diferentes para diseñar modelos 3D con distintos fines. Programas de diseño para diseñar modelos 3D con diversos fines. Los programas de diseño como Tinkercad o Autodesk 123D son gratuitos y excelentes para los principiantes interesados en el diseño 3D y la impresión 3D. Los ingenieros para diseñar piezas y conjuntos para la producción utilizan programas como SolidWorks y Autodesk Inventor. DesignSpark Mechanical es también una potente herramienta de diseño 3D gratuita.

Figura 2: Dibujo de un modelo 3D con DesignSpark Mechanical

Cuando se diseña para la impresión en 3D, hay que seguir unas cuantas pautas y limitaciones de diseño. Al diseñar, debemos tener en cuenta el proceso de impresión. Todas las impresoras comienzan a construir la pieza desde la cama de impresión, por lo que es muy importante recordar desde qué cara se imprime la pieza.

Reducir el tiempo de impresión y el consumo de material; mediante una orientación adecuada de la pieza, se puede reducir la cantidad de material de soporte necesario, lo que puede minimizar el consumo de material y el tiempo de impresión. El soporte puede ser difícil de eliminar y crea una superficie áspera, lo que no es bueno. 

Resistencia del modelo; en la mayoría de las impresoras 3D de sobremesa, los modelos tienden a romperse a lo largo de las secciones transversales del modelo que son paralelas a la cama de la impresora 3D. El material se coloca o endurece capa por capa, y las capas pueden no fusionarse lo suficiente, creando costuras a lo largo de las secciones transversales del modelo. Esto significa que a lo largo de esos planos el modelo es menos firme. Si sabe cómo y dónde se aplicará la fuerza a su pieza, al orientar un modelo es importante colocarlo de tal manera que la dirección de la fuerza no sea a lo largo de esos planos transversales.

Figura 3: Colocación del modelo en la cama de la impresora 3D - preparación para la impresión

Adhesión del modelo a la bancada de la impresora 3D; en la mayoría de las impresoras, especialmente en las máquinas FDM, las piezas impresas en 3D se pegan a la bancada de la impresora. Si el área de contacto es pequeña, puede provocar que el modelo se salga de la cama de la impresora. Por lo tanto, debemos orientar el modelo con el lado que tiene la superficie en la cama de la impresora.