¿Qué tan precisa es la impresión 3D? La respuesta a esa pregunta depende de muchos factores, como el tipo de impresión 3D. la tecnología, la calidad del modelo de impresora 3D, la impresión 3D materiales, la complejidad y la practicidad de la designy la impresión definida por el usuario parámetros.
Debido a que las impresoras 3D dependen de una miríada de piezas móviles y materiales, el proceso nunca producirá piezas que sean 100% precisas. (Tampoco lo será cualquier proceso de fabricación.) Sin embargo, los usuarios de fabricación aditiva pueden tomar medidas para mejorar la precisión del proceso de impresión y, en última instancia, fabricar mejores piezas impresas en 3D.
Este artículo analizará la precisión dimensional de las piezas impresas en 3D en general, cómo varía la precisión entre las diferentes tecnologías y cómo los usuarios pueden mejorar la precisión de sus piezas.
¿Qué es la precisión dimensional?
Muchas personas sienten curiosidad por la precisión dimensional de la impresión 3D, pero el término "precisión" a menudo se confunde con otros conceptos importantes como resolución, exactitud y tolerancia.
En resumen, una pieza dimensionalmente precisa es aquella que coincide con el tamaño y la forma del diseño original. Por lo tanto, la precisión es la medida de la proximidad de una pieza impresa a la versión digital, y esta medida se suele expresar como una porcentaje ó en milímetros, p.ej ± 1% o ± 0.5 mm.
El término precisión se usa a veces indistintamente con tolerancia, que es la cantidad permitida de desviación de las dimensiones reales y previstas de la pieza. Sin embargo, tenga en cuenta que la tolerancia también es un valor definido por el usuario: un cliente especificará una tolerancia aceptable a un fabricante dependiendo de la importancia de ciertas características y dimensiones.
La exactitud es diferente de la resolución, que se refiere, por ejemplo, al tamaño de píxel de una impresora 3D SLA. También es diferente de la precisión, que concierne a la fiabilidad y repetibilidad de una impresora 3D y su capacidad para fabricar el mismo objeto de forma consistente.
La precisión de las diferentes tecnologías de impresión 3D
No todas las tecnologías de impresión 3D son iguales en cuanto a la precisión con la que imprimen piezas con las dimensiones deseadas. Si bien otros factores generan variaciones adicionales, el tipo de tecnología de fabricación aditiva influye considerablemente en la precisión de la pieza.
FDM
La modelización por deposición fundida (FDM) es una tecnología de impresión 3D por extrusión de polímeros que ofrece una precisión moderada y se utiliza principalmente para la creación de prototipos. En su versión de escritorio, es, con diferencia, la tecnología de impresión 3D más asequible, aunque también se emplea en entornos profesionales e incluso industriales.
La precisión de una impresora 3D FDM de escritorio es de aproximadamente ± 0.5 mm. La precisión de una impresora FDM industrial es de aproximadamente ± 0.2 mm.
Resina
Las tecnologías de impresión por fotopolimerización, como SLA y DLP, curan resinas fotosensibles mediante una fuente de luz, como un láser o un proyector. Estas tecnologías de alta precisión se utilizan tanto a nivel personal como profesional, y algunas máquinas cuestan poco más que las de FDM.
La precisión de una impresora 3D de resina de escritorio es de aproximadamente ± 0.1 mm. La precisión de una impresora 3D de resina profesional es de aproximadamente ± 0.01 mm.
SLS
La sinterización selectiva por láser (SLS) es una tecnología de impresión 3D que utiliza un láser para sinterizar partículas de polvo, generalmente nailon. Las impresoras SLS son precisas, aunque su principal ventaja reside en su capacidad para fabricar geometrías complejas, ya que no necesitan imprimir estructuras de soporte.
La precisión de una impresora 3D SLS es de aproximadamente ± 0.3 mm.
Fusión de lecho de polvo
Los procesos de fusión de polvo metálico, como la fusión selectiva por láser (SLM), utilizan un láser para fundir o sinterizar partículas de polvo metálico. Esta tecnología es precisa y no existe una versión para el consumidor. Sin embargo, la fabricación aditiva de metales suele requerir un procesamiento posterior extenso.
La precisión de una impresora 3D de fusión de lecho de polvo es de aproximadamente ± 0.1 mm.
Chorro de material
Aunque menos común que otras tecnologías similares, el proceso de impresión 3D por inyección de material es muy preciso, ya que no requiere la aplicación de calor, que provoca deformaciones como el alabeo.
La precisión de una impresora 3D de inyección de material es de aproximadamente ± 0.05 mm.
Otros factores que afectan la precisión dimensional
El tipo de tecnología de impresión 3D no es el único factor que determina la precisión dimensional de una impresión 3D. Los materiales, el diseño de la pieza y los parámetros de impresión también influyen considerablemente en la fidelidad con la que la pieza impresa se ajusta al diseño original.
- Calidad de la impresoraExiste una gran diferencia de calidad entre las máquinas de gama alta y las de gama básica. Por ejemplo, las impresoras 3D SLA suelen ser más precisas que las impresoras FDM, pero una máquina SLA de muy bajo coste producirá piezas menos precisas que una impresora FDM de gama alta.
- Diseño de piezasIncluso las mejores impresoras 3D tendrán dificultades para imprimir con precisión una pieza mal diseñada. Las piezas con características largas y delgadas, especialmente aquellas sin el soporte adecuado, son difíciles de imprimir, y las piezas muy grandes también pueden presentar problemas. En general, los diseños no deben contener características más pequeñas de las que la impresora puede manejar.
- MaterialesAlgunos materiales son más fáciles de imprimir que otros y, por lo tanto, más adecuados para la fabricación de piezas precisas. Los materiales no estándar (como el filamento FDM flexible, el filamento de alta temperatura o las aleaciones que contienen metales preciosos) tienden a sacrificar la facilidad de impresión en favor de sus propias ventajas únicas.
- Parámetros de impresiónAdemás de la calibración —fundamental para obtener impresiones precisas—, los usuarios pueden ajustar la configuración de su impresora 3D para lograr diversos resultados. Algunas configuraciones de parámetros permiten imprimir más rápido, mientras que otras ofrecen mayor precisión. Consulte la siguiente sección para obtener más información.
Cómo mejorar la precisión de la impresión 3D
Si bien no es posible modificar una impresora 3D barata para que fabrique piezas de calidad industrial, los usuarios pueden lograr una mayor precisión en la impresión 3D cambiando ciertos parámetros de impresión y tomando otras medidas importantes.
- Diseñe las piezas teniendo en cuenta la impresora; elimine o simplifique las funciones complicadas.
- Exporta los archivos STL con la máxima resolución posible.
- Calibre la impresora 3D a intervalos regulares o antes de realizar trabajos de impresión importantes.
- Utilice soportes para estabilizar los objetos mientras se imprimen y tenga cuidado al retirarlos para no dañar la pieza ni alterar sus dimensiones finales.
- Utilice una base de impresión calefactada (FDM) o una cámara calefactada (SLS/metal) para mantener una temperatura uniforme en toda la pieza y reducir la deformación.
- Ajuste la tensión de las correas de la impresora, asegurándose de que estén tensas pero no demasiado. Los engranajes de transmisión no deben resbalar.
- Enderece las varillas y rieles lineales y lubríquelos donde sea necesario. Las varillas y rieles doblados deben reemplazarse de inmediato.
- Disminuya la velocidad de impresión ajustando parámetros como el caudal. Si bien una reducción excesiva puede causar otros problemas, una impresión lenta puede ayudar a reducir las imprecisiones.
Cómo la deformación y la contracción afectan la precisión
La mayoría de las tecnologías de impresión 3D producen pequeñas deformaciones durante el proceso, principalmente alabeo y contracción. Las piezas que presentan signos de alabeo y contracción serán menos precisas que las que no los presentan, ya que estas deformaciones alteran la forma y las dimensiones finales de la pieza.
En la mayoría de los casos, la magnitud de la deformación es insignificante. Sin embargo, en las piezas críticas, es importante intentar mitigar estos efectos indeseados.
Entre los métodos para contrarrestar la deformación y la contracción se incluyen el uso de software avanzado de simulación de impresión, el uso de bases de impresión calefactadas y soportes de impresión (FDM), el uso de materiales con un punto de fusión más bajo (FDM), el uso de materiales más rígidos (resina), dejar las piezas terminadas en la impresora durante un tiempo determinado (SLS) o simplemente utilizar una tecnología como la inyección de material, donde es poco probable que se produzca deformación.
Conclusión
En conclusión, si bien ningún proceso de impresión 3D puede lograr una precisión dimensional perfecta, comprender los factores que influyen en la precisión, como el tipo de tecnología, los materiales, el diseño de la pieza y la configuración de la impresora, puede ayudarle a obtener mejores resultados. Al seleccionar el método de impresión 3D adecuado y optimizar cuidadosamente su flujo de trabajo, puede producir piezas que se ajusten fielmente a su diseño original. Ya sea que esté creando prototipos, produciendo componentes funcionales o explorando geometrías complejas, prestar atención a la precisión garantizará que sus piezas impresas en 3D cumplan con sus expectativas. Para obtener orientación profesional y resultados de alta calidad, 3ERP ofrece asesoramiento experto. Servicios de impresión 3DPuedes solicitar un presupuesto gratuito para tu próximo proyecto.
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