Para que nuestra pieza en 3D sea imprimible, es importante optimizar nuestro diseño. En este post vamos a explicar por qué y cuáles son las consideraciones previas que debemos tener en cuenta para optimizar nuestros diseños antes de proceder a su impresión con impresoras de modelado por deposición fundida (FDM).

Recordemos que el método de impresión por deposición fundida es la técnica aditiva de impresión 3D más utilizada, cuyo funcionamiento se basa en una bobina de material plástico que se va fundiendo y expulsando por una boquilla en finos hilos que se van enfriando y solidificando sobre una base plana, extruyendo la pieza capa a capa de acuerdo a la geometría requerida.

En este caso, en los extremos de la parte inferior de la pieza, la boquilla no encontraría soporte donde depositar el material.

Si vamos a un caso más extremo, por ejemplo una letra T, el problema será aún mayor al intentar imprimir el pilar horizontal de la letra, ya que en esa parte la boquilla no encontrará soporte sobre el que depositar el material, se depositaría literalmente al aire.

• La primera es rotar la pieza en el software de laminado hasta encontrar la posición en la que se minimicen al máximo las zonas de la pieza expuestas a la falta de soporte. En el ejemplo de la T, solucionamos el problema apoyando la pieza completamente en la base de impresión.

• La segunda es utilizar material de soporte para la impresión. Este material de soporte es el mismo que el del resto de la pieza, se extruye junto al resto de capas, pero con una densidad menor para que pueda ser eliminado de forma sencilla. Generalmente, el soporte se genera con el software de laminado, pero lo podemos incluir como parte del diseño.

• La tercera forma, si ninguna de las anteriores nos proporciona el resultado esperado, sería rediseñar la pieza hasta lograr una forma óptima de imprimirla.

• Puentes

  Piezas en las que extrusor expulsa material en una zona en la que no hay soporte, como por ejemplo, una letra H. Al pasar de un punto en el que encuentra soporte, a una parte sin él, y volver a una zona con soporte daría como resultado que la impresión no será una capa completamente horizontal, sino una capa en la que algunos hilos de material quedarán como si sujetamos un cable desde sus extremos y éste se curva ligeramente.

  Se puede minimizar aumentando la velocidad del extrusor o aumentando el flujo de aire del ventilador para que enfríe más rápido y la curva de la parte colgante sea menor.

• Salientes

  Son voladizos o inclinaciones, que se imprimen peor cuanto mayor es el ángulo respecto a la vertical, en especial a partir de los 45º.

  Como soluciones, se puede configurar en el laminado de la pieza una menor altura de capa, obteniendo así más soporte entre las capas inferior y superior.

Una vez tengamos claro el funcionamiento de la impresora FDM y hayamos visto cómo optimizar nuestros diseños para que éstos sean imprimibles, tendremos que dar un paso más y realizar un análisis crítico de nuestra pieza para llevarla a la realidad en 3D.

Este análisis tiene que ver, más que con la tecnología usada para el FDM, con la precisión y estado de mantenimiento de nuestro modelo de impresora.

Imaginemos que tenemos una caja cúbica y queremos crear un cubo que encaje en su interior. Si el hueco de la caja tiene un valor de 5 cm de largo, 5 cm de ancho y 5 cm de profundidad, podemos crear un cubo de 5 cm de arista que teóricamente encajaría a la perfección en el interior de nuestro hueco, pero esto no es así.

Imaginemos ahora que queremos diseñar elementos circulares que se puedan introducir en otra pieza, por ejemplo, un cilindro. Una buena técnica para probar que radio de cilindro es el adecuado, es diseñar e imprimir una pieza como la de la imagen.

El siguiente diseño está formado por una base de aproximadamente 4 cm sobre la que se sustentan nueve pequeñas pirámides de caras rectas. Durante su impresión, nos encontraremos con distintos problemas, sobre todo en la parte superior de las pirámides, debido a que el pequeño tamaño de la pieza y el rápido paso de una capa a otra, puede ocasionar que el extrusor deposite material sobre una capa que aún no haya solidificado.

Otro problema con el que nos podemos encontrar es debido al sistema de retracción del material del que está dotada la impresora. Si el intervalo entre el punto en el que expulsa material y el siguiente es muy pequeño, irá dejando finos hilos de plástico entre dichos puntos.

En la imagen adjunta se puede ver el resultado al imprimir la pieza.