🍉 ♟️ 👴🏾 Impresión 3D: consejos rápidos para pasar de un modelo CAD a un objeto impreso 🤷🏽 👨🏼‍💼 🧔

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La base del proceso de impresión tridimensional, ya sea solo un pasatiempo o una fuente de ingresos, es siempre el diseño del producto. Quienes estén acostumbrados a las tecnologías tradicionales tendrán que reestructurar todo su enfoque del diseño y fabricación de productos.

Cuando el proyecto está listo, se realizan una serie de operaciones adicionales: establecer la orientación del modelo y otros parámetros que aseguran la ejecución adecuada del proceso de impresión. Además, es necesario tener en cuenta el hecho de que la mayoría de las impresoras 3D le permiten elegir el grado de relleno del modelo con estructuras de malla. La elección correcta de este parámetro proporciona protección del objeto contra la deformación y destrucción durante el proceso de impresión, así como importantes ahorros de material y menor tiempo de fabricación.

Finalmente, el último factor que afecta el éxito o el fracaso del proceso de impresión 3D es la fuerza de la conexión entre el modelo y la mesa. Si durante la impresión la pieza de trabajo se separa de la mesa, todo el trabajo se irá por el desagüe.

Aquí hablaremos sobre los procesos de impresión 3D y brindaremos algunas recomendaciones simples sobre el uso de las capacidades de fabricación aditiva en la etapa de diseño. Además, nos detenemos en los métodos de preparación del proyecto terminado para la impresión, y también consideramos formas de sujetar de forma segura la pieza de trabajo a la mesa.

Estas recomendaciones son principalmente para impresoras que usan tecnología de deposición fundida (FDM), pero pueden ser útiles cuando se trabaja con otros tipos de impresoras. El proceso de obtención de la pieza terminada mediante impresión 3D es básicamente el mismo independientemente del método utilizado.

Diseñamos un objeto

Cualquier impresión 3D comienza con el diseño. Si está desarrollando un producto usted mismo, entonces necesita construir su modelo 3D en un sistema de diseño asistido por computadora (CAD) para hacer realidad la visión del diseñador. Además, un objeto puede ser muy simple o muy complejo. Sin embargo, los modelos que son demasiado delgados y demasiado pequeños deben evitarse.

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Guarde el archivo en un formato especial para imprimir

Para imprimir un objeto, su modelo debe guardarse en un archivo de un formato especial, por ejemplo, STL, que se ha convertido en el estándar de facto en el mundo de la impresión tridimensional. En este formato, las superficies del modelo se representan como una cuadrícula de triángulos. Las superficies simples se dividen en una pequeña cantidad de triángulos. Cuanto más compleja sea la superficie, más triángulos serán necesarios. Hoy, otros formatos también se utilizan en la impresión 3D, en particular, el formato 3MF desarrollado por Microsoft. Pero el más común sigue siendo STL.

Los sistemas CAD hacen que sea muy fácil guardar el modelo en el formato deseado: simplemente ejecute el comando Guardar como. Para mejorar la calidad de impresión, es recomendable establecer una serie de configuraciones de guardado en el formato STL, por ejemplo, tolerancia de conversión y ángulo de plano. Cuanto menor sea el coeficiente de conversión y mejor el ángulo, más lisa será la parte impresa.

Abra el archivo en la rebanadora

La mayoría, si no todas, las impresoras 3D vienen con su propio software de rebanador. La rebanadora carga el archivo STL creado en el sistema CAD y lo corta en capas, y luego crea un programa de control para que la impresora funcione.

Coloque correctamente el modelo en el espacio de impresión.

Después de ingresar los parámetros de impresión, el modelo (o varios modelos) debe colocarse en la mesa de la impresora. Puede imprimir muchos objetos en una tabla a la vez. Al mismo tiempo, en comparación con la impresión de un objeto, el tiempo aumenta ligeramente, pero en general es aún menor. A continuación, ofrecemos consejos para elegir la orientación correcta del modelo.

Establecer parámetros

En el programa de segmentación, el usuario establece parámetros tales como la velocidad de impresión, el consumo de material, la boquilla y la temperatura del escritorio. La mayoría de las cortadoras tienen configuraciones simples para principiantes. Además, la mayoría de las veces hay configuraciones avanzadas para que los profesionales experimentados puedan lograr resultados óptimos. Las configuraciones avanzadas incluyen porcentaje de relleno, cantidad de material de soporte y tipo de sustrato de soporte o balsa (esta es una base pequeña y delgada que mantiene la estabilidad de la parte impresa. Al final de su fabricación, se retira el sustrato). La cantidad de opciones es realmente infinita. Los valores de configuración específicos dependen de la marca de la impresora. Configurarlos es bastante simple.

Enviar el programa de control a la impresora

Después de configurar los parámetros de impresión, la ubicación de los objetos futuros en la mesa, su orientación y calidad, es hora de iniciar finalmente la impresora. Simplemente haga clic en el botón Imprimir y encuentre algo que hacer mientras la producción está en progreso. Dependiendo de la complejidad del diseño, el proceso lleva de varios minutos a varias horas.

Llevamos a cabo el procesamiento final

El procesamiento final incluye retirar la parte impresa de la mesa, así como eliminar el material de soporte mediante fundición, separación mecánica o disolución (según el diseño de la impresora). Una parte puede requerir pulido o pulido ligero, pero en general un objeto correctamente impreso se ve bien desde el principio. Otros tipos de procesamiento final son colocar piezas de plástico en un recipiente con acetona para suavizar la rugosidad de la superficie, la unión (si las dimensiones de la estructura exceden las dimensiones de la impresora 3D o los elementos individuales del objeto deben tener diferentes orientaciones), perforar agujeros y pintar.

Proceso de impresión 3D

Capacidades de impresora 3D basadas en diseño

Eliminar esquinas afiladas

Si la dirección de las superficies cambia dramáticamente (por ejemplo, una pared vertical se cruza con una superposición horizontal), entonces ese modelo es difícil de imprimir. La impresora construirá superficies internas de exceso de grosor, consumiendo demasiado material. Hay dos formas simples de evitar esto: agregue chaflanes para alisar las juntas de las superficies o esquinas redondeadas para que la impresora comience a construir gradualmente una superficie vertical. Además, los filetes aumentarán la resistencia, ya que la fractura ocurre con mayor frecuencia en ángulos agudos.

Eliminación de paredes delgadas y pequeños elementos geométricos.

La tecnología de deposición capa por capa consiste en alimentar plástico caliente a través de una boquilla con la formación de un objeto imprimible capa por capa. El grosor de la capa de plástico extruido no puede hacerse menor que un cierto límite, dependiendo del diámetro de la boquilla y la velocidad de movimiento del cabezal de impresión. Las piezas con paredes excesivamente delgadas se imprimen con dificultad; a menudo, el resultado es un entretejido caótico de fibras. Si la pieza se puede imprimir, resulta ser muy frágil y se rompe fácilmente.

Las paredes demasiado gruesas también son malas

Por otro lado, si las paredes son demasiado gruesas, se vuelven frágiles y se agrietan fácilmente. Esto es especialmente importante cuando se imprime a partir de materiales que no sean polímeros, ya que en el proceso de fabricación el grosor excesivo provoca la aparición de tensiones internas en la pieza. Incluso cuando se imprime desde plásticos, el material que es demasiado inútil se desperdicia en paredes demasiado gruesas a un alto costo.

Eliminamos grandes elementos que sobresalen

Las impresoras 3D le permiten crear impresionantes formas y superficies, pero no pueden imprimir directamente en el aire. Si la parte contiene un vacío con material encima, es necesario utilizar material de soporte adicional. La mayoría de las cortadoras agregan material automáticamente, pero requieren la orientación y el volumen de la estructura de soporte. Las impresoras con una sola boquilla crean una serie de columnas delgadas, que luego deben separarse. El resultado no es una superficie lisa. Por lo tanto, se recomienda evitar los elementos sobresalientes grandes tanto como sea posible para reducir la necesidad de material de soporte.

Si tal elemento es inevitable, puede intentar voltear el objeto. La mayoría de las impresoras son capaces de imprimir elementos sobresalientes con un ángulo de aproximadamente 45 grados. A cierta altura, el borde de dicho elemento puede caer ligeramente. Las capacidades reales de una impresora en particular se determinan por prueba y error.

Los agujeros se encogen

Recuerde que la pieza está hecha de plástico calentado. Cuando se enfría, inevitablemente se encoge. Por lo tanto, los agujeros y otros elementos estructurales críticos deben hacerse más grandes para que, después de la contracción, su tamaño sea lo más cercano posible al requerido.

Sin embargo, si necesita hacer un agujero con una tolerancia ajustada, es mejor imprimirlo con un diámetro más pequeño y luego desplegarlo con una herramienta adecuada. Esto es especialmente cierto para los agujeros cuyo eje es paralelo a la mesa de la impresora.

Aumentamos el área de soporte

Si el área de contacto entre el objeto y la base es pequeña, la pieza puede desprenderse de la mesa directamente durante la impresión. Para evitar que esto suceda, se agregan bases anchas a los soportes del modelo, que se instalan en la mesa de la impresora. En general, cuanto más cerca de la mesa, más material necesita agregarse al soporte. Hay otras formas de montar piezas de forma segura en una mesa, que discutiremos más adelante.

Trucos especiales

El enfoque de diseño correcto facilita la impresión. Además, existen técnicas especiales de procesamiento posterior que es importante tener en cuenta.

Organizar superficies redondas verticalmente

El modelo debe estar orientado de tal manera que use la cantidad mínima de material de referencia. Idealmente, debe descansar sobre una mesa con una cara plana grande. Además, los objetos geométricos circulares deben colocarse de modo que las caras circulares se ubiquen verticalmente. Si observa la tabla de la impresora desde arriba, deberíamos ver una silueta redonda del objeto. En este caso, la pieza sale lo más simétrica posible con la formación de una estructura redonda fuerte.

Coloque verticalmente huecos y agujeros

Si hay huecos en el modelo (por ejemplo, es una tubería de sección rectangular), es aconsejable colocar dichos huecos verticalmente para reducir el volumen del material de soporte. Si imprime el tubo en una posición horizontal, deberá proporcionar soporte para todo el interior. Si coloca la tubería en el extremo, no se necesitará ningún tipo de soporte.

Esto también es cierto para los agujeros: para obtener un agujero con un eje recto, es mejor imprimirlo verticalmente, en forma de una pila de anillos, lo que evita la deformación o deformación de un agujero redondo en uno ovalado.

Establecer configuraciones de calidad de impresión

La selección correcta de los parámetros de impresión, como la tolerancia de conversión en formato STL y la configuración del programa de rebanadora, le permite producir piezas con una calidad de superficie que coincide con la calidad al cortar. Sin embargo, esto implica un aumento en el tiempo de impresión. Al elegir los parámetros de calidad, se debe proceder del propósito del objeto: ¿es un producto terminado o un prototipo? ¿La parte será visible u oculta?
Los parámetros de calidad también afectan la forma de los agujeros en la pieza. En los archivos CAD, los agujeros están representados por un conjunto de líneas rectas, anguladas entre sí. Cuanto mayor sea la calidad del modelo en el archivo STL guardado, menos se verá el círculo como un polígono.

Reduce el espesor de la capa

Para obtener la mejor calidad, especialmente cuando se utiliza la tecnología de deposición, es necesario reducir el grosor de las capas. Realmente aumenta el tiempo de impresión, ¡pero el resultado final lo vale!

Optimizamos el relleno con estructuras de malla.

En términos de fuerza, los objetos no tienen que ser sólidos. Al igual que los panales de abeja, las impresoras pueden crear un relleno de nido de abeja que le permite lograr un equilibrio entre las características de resistencia y el ahorro de material polímero costoso. Sin embargo, si la parte impresa sirve como prototipo para pruebas de resistencia, y el producto en serie se fabricará por métodos tradicionales, así como en el caso de exposición a la parte de ciertos tipos de tensión y presión mecánica, será preferible un diseño sólido.

Elige material

El éxito de la impresión depende en gran medida de la elección correcta del material. Los materiales tienen diferentes propiedades. Por ejemplo, el punto de fusión del poliuretano termoplástico (TPU) y el ácido de polilactida (PLA) es menor que el del acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). Además, el material se tiene en cuenta al elegir el tipo de estructuras de soporte. Para un objeto hecho de ácido de polilactida, los elementos de soporte pueden estar hechos del mismo ácido de polilactida, ya que será bastante fácil separarlos de la parte terminada. Si la pieza está impresa en plástico ABS, entonces los elementos de soporte deben estar hechos de otro material, y en los detalles del poliuretano termoplástico, tales elementos son mejores para no usarlos.

Relleno de malla

Un cuerpo sólido no siempre es la mejor opción para la impresión 3D. La impresión de piezas sólidas tiene sus ventajas, pero la estructura de malla interna ahorra material y tiempo costosos.

Crear objetos con un grado determinado de relleno con estructuras de malla es una oportunidad única para la impresión tridimensional. Además, no es necesario diseñar dicha estructura: esto lo hace el programa de segmentación de datos. Como regla, es suficiente establecer solo el porcentaje de llenado (cuanto más se acerca a 100, más sólido será el objeto) y elegir el tipo de celdas, si la impresora tiene esa opción.

Además de ahorrar tiempo y material, la estructura celular interna tiene muchas otras ventajas.

El relleno de malla evita la deformación

Imprimir objetos grandes en una sola pieza conlleva el riesgo de deformación. Con una disminución en el porcentaje de llenado, el aire pasa a través de la pieza durante la impresión, proporcionando un enfriamiento más uniforme y eliminando la deformación.

El relleno celular no conduce a la pérdida de fuerza.

La impresión de celdas en lugar de material sólido no reduce la resistencia de la pieza. En muchos casos, una parte con una estructura celular es lo suficientemente fuerte para el campo de aplicación elegido, pero al mismo tiempo es más liviana y requiere menos material.

La funcionalidad determina la elección de la geometría de la celda.

La mayoría de las cortadoras admiten una amplia selección de geometría celular. La mejor opción está determinada por el propósito funcional del objeto. El relleno de celda rectangular estándar simplifica la impresión, mientras que las celdas hexagonales y triangulares agregan fuerza. El relleno ondulado permite que el objeto se doble o gire.

¿Cómo elegir un porcentaje adecuado de finalización?

En general, la fuerza del objeto aumenta a medida que aumenta el porcentaje de relleno. La mayoría de las impresoras tienen un porcentaje de llenado predeterminado de 20, que en algunos casos es óptimo, pero en otros resulta ser demasiado grande o demasiado pequeño. Considere los esfuerzos mecánicos en la impresión y aumente el porcentaje de relleno en áreas donde se requiere mayor resistencia. Si no se requiere alta resistencia, seleccione el relleno más bajo posible. Esto ahorrará material y aumentará la velocidad de impresión. Muy a menudo, la selección del porcentaje de llenado óptimo se realiza por prueba y error.

Métodos de fijación de la pieza de trabajo a la mesa.

“Balsas”, “bordes”, “faldas”: estos términos suenan divertidos, pero solo indican las tres formas principales de unir una parte impresa en 3D a la mesa de la impresora. Considere cada uno de estos métodos y sus aplicaciones.

Falda

El faldón permite la creación de varios anillos alrededor del objeto al comienzo de la impresión para garantizar la extrusión normal del plástico. La falda no toca el objeto en absoluto. Rodea el área de impresión y ayuda a iniciar el proceso de fusión. Al crear una falda, un gran volumen de polímero termoplástico caliente pasa a través de la boquilla. Por lo tanto, la impresora está preparada para imprimir la parte real. Esto asegura una buena adhesión a la mesa y superficies lisas del objeto.

Borde

Un borde es un área amplia y plana conectada al objeto principal como base de soporte (imagine campos de sombreros). Es muy similar a una falda, pero conectado a un modelo. Además de todas las ventajas de una falda, el borde sostiene los bordes del objeto fabricado sobre la mesa.

Al imprimir, la parte exterior del objeto a menudo se enfría más rápido que el medio, por lo que los bordes están envueltos. El borde evita este fenómeno al sostener los bordes.

Balsa

Una balsa es una base desmontable hecha en forma de una plataforma de malla delgada ubicada debajo de todo el objeto (que se encuentra en la balsa). Para crear una balsa, la impresora primero imprime una placa plana en dos o tres capas y luego comienza a hacer un objeto.

Las balsas proporcionan una excelente adhesión a la superficie de la mesa y también sirven como una base sólida para la impresión. Esto es especialmente conveniente en la fabricación de piezas pequeñas y piezas de una forma inusual, mal fijadas en la mesa, así como objetos de paredes delgadas.

Después de imprimir, en la mayoría de los casos, la balsa se separa fácilmente de la pieza.

Si la impresora no tiene una función de calentamiento de escritorio

Se utilizan balsas si la impresora no tiene un calentador de escritorio. En este caso, la adhesión excesiva se convierte en un problema.

Un método alternativo es pegar una cinta adhesiva de papel en la plataforma de la impresora, posiblemente envolviendo sus bordes hacia abajo (esto también protege la plataforma misma). Puede usar cinta de embalaje, pero generalmente es más costosa.

Si se produce deformación o el objeto se separa de la mesa, se debe aplicar una barra de pegamento soluble a la cinta adhesiva. Esto mejorará la adhesión.

Conozca las características de una impresora 3D en particular y considérelas cuando prepare su modelo.

La impresión tridimensional no es solo una ciencia, sino también un arte. El diseño eficaz para la impresión 3D posterior requiere una comprensión del proceso, teniendo en cuenta sus características y el propósito del futuro objeto. Esto mejorará significativamente el rendimiento de impresión.

Uso de Solid Edge en la impresión 3D

No todos los sistemas CAD son adecuados para la impresión 3D.

Las capacidades del sistema utilizado no deberían limitar a los diseñadores. Nuestro sistema Solid Edge está equipado con herramientas de diseño adaptadas a la última tecnología de impresión 3D. Se admiten varias impresoras 3D y servicios de impresión 3D.

Llegue al siguiente nivel utilizando técnicas especiales para diseñar piezas para impresión 3D

El modelado generativo en Solid Edge abre nuevas posibilidades: el diseñador selecciona un material específico, establece el espacio para decisiones de diseño, cargas permisibles, restricciones y la masa objetivo de la pieza, y el sistema calcula automáticamente la geometría deseada. Como resultado, las formas más complejas se pueden obtener utilizando métodos de impresión 3D.

Además, al construir modelos, se proporciona el uso de los resultados del escaneo tridimensional. Solid Edge combina con éxito la representación de límites tradicional de modelos sólidos (B-Rep) y la representación de superficies en forma de una cuadrícula de triángulos, lo que evita largas transformaciones cargadas de la aparición de errores.

Si ya ha descargado el archivo STL para imprimir, nuestra tecnología síncrona única proporcionará una edición rápida y conveniente de los modelos importados en Solid Edge para prepararlos para este proceso.

Imprimir en su propia impresora o transferir un pedido a un proveedor de servicios de impresión 3D

La impresión en Solid Edge en una impresora 3D local se realiza con el comando de impresión 3D. Los modelos pueden guardarse en formatos STL y 3MF o enviarse directamente a la aplicación Microsoft 3D Builder. Si no tiene su propia impresora 3D o si necesita probar diferentes materiales y acabados de superficie, Solid Edge le permite enviar modelos directamente a servicios de impresión 3D basados en la nube (como 3YOURMIND). Inmediatamente recibirá ofertas de precios para la fabricación de piezas de diversos materiales con su entrega posterior directamente a su puerta.

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