¿Qué utilidad pueden tener las piezas impresas en FDM?

Vamos a explorar los usos de la impresión 3D. Y cómo aprovecharlo con diferentes acabados de las piezas. Si buscamos impresiones por internet encontramos abundantes fotos de figuras de superhéroes, objetos de diseño con formas inusuales, y barquitos (muchos barquitos). Parece un uso muy caprichoso para lo que prometía ser la 4a revolución industrial. Porque? 

Hay más de lo que se ve en impresión 3D

Bueno las figuras son una manera muy resultona de demostrar la calidad de una impresora. Y son objetos que no se pueden moldear fácilmente. Demostrando de lo que la máquina es capaz. Pero puede dar la sensación que es un mundo para frikis, y un malbaratamiento de plástico de forma caprichosa. Y aunque sea un poco así, no solo es eso.

Y dejando a parte que con una impresora 3D puedes hacer piezas para mejorar esa impresora 3D. Que si lo piensas es muy loco… La versatilidad que te ofrece la impresión aditiva no la tiene ningún otro proceso.

La capacidad de personalización de objetos es el punto crucial. Y puede servir de apoyo a otro hobby. Un ejemplo claro són los juegos de mesa…  con miniaturas personalizadas, organizadores, torres de dados, fichas… Esto tiene mucha difusión online, y encontrarás multitud de objetos para ello. Pero es solo un ejemplo de lo mucho que puedes hacer.

Lo malo es que a nivel doméstico la tecnología está muy limitada. Sobretodo a los materiales disponibles. El PLA por ejemplo, es muy fácil de imprimir, pero sus características mecánicas limitan sus aplicaciones (es quebradizo, y se deforma fácilmente a poca temperatura). En cambio materiales con mejores capacidades son mucho más complicados de imprimir, y tienen más impacto ambiental.

Además las piezas imprimidas pueden ser la base para luego aplicarles diferentes acabados. Y no estas tan limitado en tamaño como parece por el volumen de impresión, pues las piezas pueden pegarse entre sí y crear objetos más grandes.

Las posibilidades son muchas. Al final pero, todo dependerá de tu capacidad de idear y diseñar… Aunque se dice mucho que solo necesitas dibujar tu idea e imprimirla. Desgraciadamente no es tan fácil, hay unos requisitos de diseño que tendrías que tener en cuenta. Y a veces las ideas sobre papel parecen buenas, y al intentar llevarlas a cabo se desmoronan. Pero no te desanimes e inténtalo de nuevo. Bienvenido al mundo maker.

Función

Así podemos distinguir diferentes aplicaciones de la impresión 3D. Pero en todas ellas hay un componente de diversión, en una actividad estimulante y creativa, y empoderamiento, al tener una capacidad de producción propia. Lo que se llama genéricamente artesanía digital.

• Arte, Estética y diseño: Hacer objetos de decoración únicos, personalizados, de formas inusuales, recuerdos únicos… Como no hay utillajes el coste de una pieza es reducido y no cambia demasiado aunque imprimas muchas. Lo que es ideal para series cortas u objetos personalizados. Con el PLA tienes suficiente. Ejemplos: figuras, esculturas, carteles personalizados y con relieve, floreros, props de cosplay, joyería en plástico, complementos del textil…

 

• Maqueta / Prototipo: Desde el inicio la impresión 3D ha tenido esta utilidad. Mostrar físicamente ideas, diseños y productos, antes de hacer una producción. Desde maquetas de arquitectura, hasta pruebas de mecatrónica. Ahora esta capacidad al alcance de muchos también da capacidad de inventar y experimentar tus propias ideas. El PLA suele ser el material más adecuado.

 

• Herramientas / Utillajes: Dentro de un taller se suelen utilizar piezas para ayudar a ciertas operaciones repetitivas, para hacerlas rápidamente y con precisión a la vez. La impresión 3D da mucha versatilidad y es muy eficiente para este menester. También el PLA suele ser suficiente. Aunque duren poco, los útiles se pueden reemplazar muy económicamente. Ej: marcar agujeros o cortes, posicionar piezas durante el montaje, sujeción provisional…

 

• Prácticos: Como productos prácticos debido a sus limitaciones técnicas suelen ser casos contados. Y comparativamente a una serie industrial, el precio por unidad de una impresora industrial, suele ser más alto y no mejora la calidad. Comparativamente aún sigue siendo más eficiente la producción industrial. Pero hayexcepciones. La principal ventaja está en la personalización, la adaptación a tus necesidades,pues puedes crear a tu medida tus propios objetos. Ej: organizadores, sujeciones, utilidades inusuales, estantes adaptados…

 

• Bricolaje y reparaciones: Yo mismo he utilizado mucho mis impresoras para hacer piezas para pequeñas reparaciones en casa. O para reemplazar piezas rotas de algun electrodomestico. Hay muchísimas posibilidades para utilizar la impresión 3D para el bricolaje.

 

• Hobby: Hay multitud de hobbys que se combinan muy bien con la impresión 3D, desde la fotografía, los drones, los juegos de miniaturas (escenografia y miniaturas), cosplay, slots …

 

• Educación: Una aplicación en auge está en usar la impresión 3D dirigida a niños. En muchos aspectos les va a ser útil en un futuro. Hay componentes de robótica, de diseño, y es una actividad creativa, que se puede dirigir en proyectos multidisciplinares, que es como se está planteando ahora mismo la educación. Pero eso seria en el aula. En casa no sólo puedes crear juguetes (que siempre son educativos), también puedes hacer material de soporte educativo, pues hay demostraciones prácticas, desde maquetas, hasta prácticas con puzles, pruebas, experimentos… Las posibilidades son muchas y no está del todo explorado.

 

Acabados y post procesamientos

Dependiendo de la función de las piezas quizá el acabado tosco de las piezas te limite. Pero te puedes plantear usar uno de los siguientes post procesamientos para modificar la pieza o para darle un acabado más fino y liso. Pero cuidado, aquí hay mucho trabajo manual, y algunos productos pueden ser peligrosos para tu salud. Equipate bien. Guantes y mascarillas son necesarios incluso para lijar. 

Además la mayoría de procesos van a cambiar ligeramente las medidas de la pieza. Tenlo en cuenta si tienen que encajar piezas o te importa la precisión de la pieza.

 

Deformación con soldador

No lo recomiendo como acabado general. Pero sí puedes salir al paso si hay alguna parte que no ha salido bien, por error de impresión o por error de diseño. 

Se trata que con un objeto caliente como un soldador o una punta de grabado, vuelvas a fundir el material y lo deformes. Puedes añadir redondeos, quitar partes que sobren, añadir agujeros.

 

Mecanizado

Si tienes un mini-taladro o maquina rotativa, puedes utilizarla para mecanizar la pieza. Puedes hacerle cortes, agujeros, etc. Especialmente útil para repasar las medidas de agujeros si estos tienen que encajar con algo.

También puedes pulir con estas máquinas si tienes el cabezal de algodón. No recomiendo utilizar una mola, pues es demasiado potente y pule muy rápido. Y deja muchas marcas.

Ten en cuenta que el roce calienta la pieza y la herramienta. Y ese calor puede deformar el plástico, eliminando toda posibilidad de precisión, y un muy mal acabado.

 

Pulido con lija

Simple, pero lleva mucho trabajo y mucho mimo. Haz movimientos circulares, no muy repetitivos sobre una misma zona. Empieza con una lija gruesa para quitar la rugosidad de las capas.

Luego pasa a una lija fina al agua. Esto requiere paciencia. Ve aplicando agua al ir pasando la lija. Normalmente esto deja la pieza blanquecina, pues las estrías que deja modifican el material. Si te molesta eso, puedes probar de utilizar aceite en vez de agua (prueba de oliva o de maquina de coser). Hay cierta mejoría, sobretodo en colores fuertes u oscuros.

Cuidado en respirar el polvo del pulido. La mayoría de plásticos son tóxicos. Usa mascarilla de polvo (FFP1). Sobretodo puliendo ABS.

 

Aplicar masilla y pintura

Un acabado muy resultón es pintar la pieza. No va a importar el color de impresión. Haz un pulido general con lija gruesa para esconder la rugosidad de las capas. Remata eso aplicando masilla liquida en spray. Hay potes de spray, pero si vas a hacerlo a menudo te recomiendo utilizar aerógrafo o pistola. Luego tienes que pulir con lija fina al agua esa masilla. 

Repite la aplicación de masilla y su pulido hasta que quede todo bien fino. Luego puedes aplicar una capa fina de pintura, también es spray o aerógrafo.  Dejala secar. Y pon una segunda capa para obtener un mejor color.

Deja secar y listo. Apuntar que vas a necesitar un lugar bien ventilado. Puedes pintar la pieza dentro de una caja, para no ensuciar demasiado. Pero hay quien se hace un armario de pintura. Tampoco está de más utilizar guantes y filtro de gotas (FFP2).

 

Capa de resina

En este post procesamiento se trata de aplicar un grueso de resina encima de la pieza. Cubriendola bien, y aprovechando la viscosidad de la resina esta tapa las capas y deja una superficie lisa y redondeada. Hay resinas especializadas para esta aplicación. Pero todas ellas desprenden fuertes olores, no muy buenos para la salud. Hazlo en un lugar bien ventilado.

 

Vapor de acetona

Esta aplicación está especializada al ABS. Y casi es la única razón actualmente para imprimir en este material. Pues la acetona lo disuelve. Es un proceso interesante puesto que una vez montado el equipo no necesita mucho trabajo manual. Por lo que se puede añadir a la producción de piezas (como si fuera el curado en la impresoras de resina).

Vas a necesitar además de la pieza:

• Acetona.
• un recipiente metálico, de vidrio, o de polipropileno (algunos tuppers no aguantan bien la acetona). 
• Papel absorbente.
• Un par de imanes.
• Un grueso como pedestal. Puede ser vidrio o cerámica. Un vaso un plato pequeños sirven.
• Una base caliente autònoma.
• Un ventilador, conectado a una pila.

Prepara un sitio bien ventilado. Vas a oler vapores de acetona. No es muy tóxico, pero tampoco muy bueno para tus garganta y pulmones. Y suele marear estar muy expuesto a ellos.

Prepara el recipiente, pasando los cables del ventilador y dejando esté dentro. Tapa el agujero con cinta. 

Luego, moja el papel absorbente en acetona. Y pegalo a las paredes con los imanes. Pon el recipiente en la cama caliente.

Pon el pedestal , y encima la pieza. Tapa el recipiente. Conecta el ventilador y la base caliente hasta 60º.

Dejalo unos 10 minutos. La acetona entra en ebullición y se está gasificando, y creando un ambiente que está deshaciendo la capa superficial del ABS, y lo está alisando.

El contenedor de vidrio es práctico porque ves el proceso. Cuando veas que está alisado, o hayan pasado unos 10-15 minutos, puedes sacar la pieza, cogiendo el pedestal… Cuidado! está caliente. Y no toques la pieza, o la dejarás marcada.

Deja que se vuelva a solidificar la pieza. Y la tienes lista.

Pulido con disolvente

Otros tipos de plástico solo se disuelven en disolventes o muy tóxicos, o muy inflamables. La técnica del baño de vapor es muy desaconsejable es esos casos.

Lo que si preparas bien las condiciones… es decir, te equipas bien, con guantes de latex largos, y una buena máscara de gases FFP3, y tienes un lugar bien ventilado, o exterior. Te puedes plantear esta técnica, que en realidad es muy simple.

Se trata de amarar un algodón o trapo con el producto disolvente, y utilizarlo como una lija. Verás como la rugosidad de las capas va desapareciendo. Alternativamente también puedes utilizar un pincel. O también existen rotuladores vacios, que los puedes llenar de acetona como tinte.

Con PLA puedes utilizar tetrahidrofurano, que no es tóxico pero tampoco es recomendable una exposición larga, ya que tiene efectos similares al éter (un anestésico).

Con acetona también puedes pulir así el ABS, si no ves viable el baño de vapor de acetona. Aunque los resultados son mejores, y no hay trabajo manual.

 

Pegar piezas entre sí

No tienes porqué limitarte al tamaño del volumen de impresión de tu impresora. Puedes partir tu modelo y luego pegarlo entre só con una de estas técnicas:

• Cianocrilato: Pegar las piezas entre sí con esta cola es la opción más fácil y efectiva.
• Resina: La resina tiene mejores propiedades mecanicas y termicas. Pero es más complicada de usar.
• Acetona: Para unir ABS. Derrite las partes que se van a unir y juntalas rápidamente. No deja restos, y queda firme.
• Soldador caliente: Junta las piezas y repasa la unión con un solador. La unión es solo superficial y no aguanta demasiado. Pero haciendolo con cuidado puede quedar disimulado.
• Por fricción: Utilizando un mini-taladro, cogiendo un trozo de filamento (idealmente PLA), al rozar la unión estas se calientan, y se juntan, dejando restos de PLA que quedan soldados. Sería el equivalente a una soldadura metalica. Y por eso requiere mucha maña, y deja protuberancias.
• Por encajes: Esto lo puedes combinar con cualquier otra unión. Se trata de pensar ya en el diseño unos encajes para que la pieza quede unida. Como un puzzle tridimensional.

Esto te va a permitir crear esculturas de grandes dimensiones. Luego les puedes aplicar un acabado superficial.

 

Consejos de diseño

Cuando diseñes una pieza para ser impresa, deberías tener presente algunas limitaciones de la impresión 3D FDM.

• Tolerancias: Si  la pieza tiene que encajar con otra deja un margen de tolerancia. Si en el 3D encajan justo a la misma medida, en la realidad se están solapando y no encajaran. Es un error muy común.
• Dirección de impresión: Piensa en qué dirección se va imprimir el objeto ya desde el momento en que lo diseñas. Cada capa tiene que asentarse sobre la anterior.
• Base amplia: La adhesión será mucho mejor si la primera capa es amplia. Piensa objetos con una base plana y que crezcan a partir de ahí.
• Pendientes: Pon pendientes. No hagas voladizos muy pronunciados. El filamento puede sostenerse un poco por fuera de la capa anterior, pero mejor evitarlo.
• Puentes: Se pueden hacer voladizos si estos se sostienen entre dos pilares, y són rectos. Es un solución arriesgada, pues requiere de un ajuste muy fino de la impresora cuanto más largos sea la distancia entre los pilares.
• Agujeros: No pueden ser muy pequeños o no salen. Suelen ser más pequeños en la impresión respecto al diseño. Si es un agujero horizontal, la parte de arriba suele desprenderse, por eso se les da forma de gota, y darle un pendiente.
• Grosor paredes: Piensa el grosor de la pared en múltiplos de tu boquilla. Así no van a quedar espacios vacíos dentro de las paredes.
• Evitar soportes: Los soportes son un gasto de material y de tiempo extra que se pierde. Si el diseño está bien pensado se pueden evitar. Aunque no siempre es posible.
• Detalles finos: Las puntas, agujas, o detalles muy finos, y similares suelen ser muy difíciles de imprimir en FDM. Mejor evitalos tanto como puedas.

 

Industrialización

Todo esto a nivel doméstico ahora mismo es posible. Esta muy bien como hobby. Pero te puedes plantear una producción?

Con una sola impresora no. Pero ya existen lo que llaman granjas de impresoras, o clusters de impresión. La gracia es que es bastante escalable a medida que vas necesitando producción, vas añadiendo máquinas. Es cuestión de hacer números.

Al final dependerá del destino de la pieza, y si hay mercado para ello. El potencial existe.

 

Más contenido

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