¿Qué parámetros afectan a la calidad de la impresión 3D?

Para sacarle el máximo partido a la impresora debemos tener en consideración los siguientes ascpectos, tanto en su construcción, como en su configuración del firmware y slicer.

 

Velocidad: 

La velocidad a la que se mueve el cabezal tiene una incidencia directa a la capacidad de producción de la máquina. El límite lo ponen los motores? No solamente. Pues es verdad que si un motor puede mover el cabezal a 200mm/s esta velocidad durante la deposición de material requiere que el extrusor mueva la cantidad requerida de material. Esta relación es bastante directa, y se limitan mutuamente.

Pero hay otros efectos de la velocidad que son contraproducentes, como son la inercia y las vibraciones, y aunque físicamente el cabezal puede moverse muy rápidamente, si la estructura no es firme o la transmisión en las correas tiene pérdidas la precisión y la calidad se ve mermada. Por lo que a la práctica pocas impresoras pueden imprimir con calidad a la velocidad anunciada en sus especificaciones (sobretodo en las económicas).

 

Aceleración

Este es un parámetro que definirá la curva de velocidad desde 0 hasta llegar a la velocidad definida, o al revés, cuando frena. Esto tiene un efecto directo en el tiempo de impresión, pero también en la calidad, pues los ángulos y movimientos bruscos se van a ver amortiguados, reduciendo vibraciones.

Pero regular eso no es fácil, ni tampoco muy decisivo. Los parámetros estándar sirven para la mayoría de impresoras cartesianas. Pero es un factor muy determinante en las tipo delta. Lo que complica encontrar su configuración ideal.

 

Diametro boquilla

El agujero por donde sale el material marca la capacidad de material depositado por segundo. El diámetro estándar es de 0.4mm. Pero puede ir de 0.2 a 1.2mm. 

A más diámetro más material, y por tanto más velocidad de impresión. A la par que permite alturas de capa mayores. Y requiere menos fuerza por parte del extrusor.

A menos diámetro menor velocidad, pero permite afinar bastante el acabado superficial. Un tamaño menor de boquilla permite definir muy bien los detalles superficiales de una figura, comparando entre una misma altura de capas. Además hacer pasar el material fundido por un agujero más pequeño requiere más fuerza por parte del extrusor.

 

Altura de capa

La altura de la capa tiene un efecto directo en la estética de la pieza impresa. Una capa grande se ve más burda y muy rugosa. Y puede esconder detalles en la textura de la pieza. Pero es más rápida de imprimir ya que una pieza de cierta altura requerirá menos cantidad de capas. En cambio una capa fina requerirá hacer más pasadas para cubrir esa misma altura. Pero reduce la rugosidad y la visibilidad de cada capa. Aunque a simple vista una capa de 0.1 es indistinguible a una altura de capa menor, en FDM. Pues esta tecnología no permite acabados lisos, ya que el perfil de cada capa es redondeado.

El tamaño de la boquilla determina el rango de altura de capas que se puede imprimir. Como máximo se puede imprimir a una altura de capa ligeramente inferior al diámetro de la boquilla. El mínimo no está tan claro, pues depende mucho de la precisión del extrusor y de la fluidez del material. Pero lo pondría a un quarto de este diámetro, aunque este parámetro es muy particular en cada impresora y por cada material. 

Por ejemplo la altura de capa máxima con un nozzle de Ø0.4, seria de 0.35mm. Y el mínimo de 0.1mm. Aunque si el material es suficientemente fluido podría bajarse.

 

Volumen de extrusión

El volumen de extrusión es una combinación de la velocidad, la boquilla y la altura de la capa, y densidad del material. Es un parámetro que algunos slicers utilizan, en combinación con el firmware, para ganar en precisión de la cantidad de material depositado, calculando la presión en el interior de la boquilla.

Básicamente se trata de conocer con precisión la cantidad de material que sale por cada paso del motor del extrusor en cada momento.

 

Extrusor y Diámetro filamento

El diámetro del filamento tiene una influencia menor. Pero es interesante saber que el filamento de Ø2.85mm requiere menos velocidad que el de Ø1.75mm, pero más fuerza. Si uno es más óptimo que otro, per se, no está muy claro. 

Pero el sistema extrusor debe ir a la par de los requerimientos de velocidad y fuerza. Es mejor un sistema con reducción para utilizar filamento de 2.85mm. En cambio el filamento de 1.75mm como necesita velocidad más que fuerza no necesita eso. 

Al final un sistema con reducción es más preciso y el filamento de 2.85mm está mejor adaptado a este sistema. Así sí, esta combinación es mejor para la calidad. Y también permite una altura de capa ligeramente inferior, debido a mayor precisión el el volumen de extrusión.

 

Temperatura de extrusión

Cada material tiene un rango de temperaturas a la que puede ser extruido. La temperatura de extrusión afecta a la fluidez del material. A más temperatura más fluidez, y por lo tanto menos fuerza para extruirlo.

Pero demasiada fluidez provoca que el material de deslice demasiado y la capa pierda consistencia.

También demasiada temperatura en la boquilla puede volver a fundir el material ya depositado deformando la pieza.

Un aspecto de la impresora importante es la estabilidad de temperatura que ofrece en el cabezal. Hay parámetros definidos en el firmware que controlan cuando se enciende y se apaga el calefactor del cabezal. Aunque esto está bastante bien resuelto en la mayoría de impresoras, en las impresoras DIY es un aspecto esencial con el que trastear.

 

Firmeza estructural e inercia

Las vibraciones, los latigazos e inercias, están provocados por la construcción de la impresora y tienen un efecto visible en el acabado superficial de la pieza.

La estructura si es firme va a evitar las vibraciones.

Si se transmite correctamente el movimiento de los motores a los ejes y el carro o la base, se van a evitar latigazos o ghosting.

Si el carro o la base no tienen mucha inercia el movimiento será mucho más preciso.

 

Más contenido

Este artículo es parte de la serie: Todo lo que deberias saber sobre impresión 3D FDM.

 

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