¿Las piezas impresas en 3D son fuertes?
Las impresoras 3D crean objetos de forma aditiva, haciendo que la pieza sea tan fuerte como su capa más débil. Por lo general, son más débiles que la mayoría de las otras tecnologías, como las técnicas de fresado, moldeo por inyección o técnicas de vertido de resina.
Hay muchas aplicaciones para las que tenemos que tener en cuenta la resistencia estructural. Debido a la forma en que funciona la tecnología de modelado por Deposición fundida (FDM), las piezas que obtenemos no son tan fuertes como sus respectivas contrapartes de moldeo por inyección.
Sin embargo, no se desespere, hay una serie de consideraciones que podemos incorporar a nuestros diseños y configuraciones para mitigar este inconveniente.
Podemos reducir estas debilidades estableciendo la temperatura de extrusión correcta, estableciendo un porcentaje de relleno más alto, construyendo paredes más gruesas, eligiendo el material correcto y orientando adecuadamente la pieza en la placa de construcción.
¿Por qué las piezas impresas en 3D son más débiles?
La técnica aditiva mediante la cual una impresora 3D crea objetos tiene una tendencia inherente a producir partes más débiles en comparación con otros procesos de fabricación, ya que deposita una capa de plástico encima de la otra que se une entre sí.
Si no nos tomamos el tiempo para configurar correctamente los ajustes de nuestra impresión, nos estamos exponiendo voluntariamente a crear piezas con una adhesión de capa débil.
Las bajas temperaturas, temperaturas muy diferentes entre cada capa y la anterior y otros factores, pueden conducir a una adherencia muy pobre y partes débiles en general.
La fabricación sustractiva, como la molienda, por ejemplo, no tiene este problema, ya que comienzan con una materia prima sólida que se talla en la forma 3D deseada.
También podemos crear un objeto a través del moldeo por inyección. Usando esta técnica, se inyecta un material fundido en un molde donde se enfría y endurece tomando la forma de la cavidad. Este proceso produce piezas sólidas y fuertes.
Ahora que conoce la debilidad inherente de una impresora 3D, puede sentir la necesidad de tirar su aparato recién adquirido a la basura. Antes de hacer eso, le recomendaría leer el resto del artículo y aprender algunas formas fáciles de hacer que sus partes sean más fuertes.
También debemos considerar que la mayoría de nuestras piezas no se utilizarán para construir el cohete más nuevo de SpaceX. Sin embargo, podemos darnos el lujo de imprimir un bebé Yoda un poco más débil.
A la derecha: Un Yoda Bebé. Aunque es lindo, puede o no estar a la altura de los estándares internacionales de calidad.
¿Cómo podemos mejorar la resistencia de una pieza impresa en 3D?
Como se mencionó anteriormente, hay muchos pequeños ajustes de configuración que podemos usar para fortalecer nuestra parte en general. Entre ellos, los más importantes son el porcentaje de relleno, la temperatura de extrusión, el grosor de la pared exterior, la elección del tipo de filamento correcto y la configuración de la orientación adecuada de nuestro diseño.
Vamos a discutir brevemente cada uno de ellos y ver cómo y por qué afectan a nuestra impresión!
Porcentaje de relleno
El relleno consiste en un patrón regular que se imprime dentro del objeto y reemplaza lo que de otro modo sería un espacio vacío. Funciona como soporte interno para la impresión, no solo evitando que la parte superior se colapse, sino que también mantiene unida la carcasa exterior.
Antes de adentrarnos en este tema conmovedor, mira cómo se ven los diferentes porcentajes de relleno:
Como regla general, un relleno del 50% aumentará en gran medida la calidad y la resistencia de la impresión. Los porcentajes de relleno más altos solo muestran aumentos de resistencia marginales, pero aumentan en gran medida el consumo de filamentos y el tiempo de impresión.
informe de este anuncio También debe saber que podemos configurar nuestro relleno para que siga diferentes patrones, como rectilíneo, cuadrícula, triangular, ondulado*, panal rápido, panal completo y otros experimentales. Los pros y los contras de cada patrón están fuera del alcance de este artículo, pero en su mayoría estará bien con el uso de rellenos rectilíneos o de cuadrícula.
* Hasta la fecha, todavía no puedo pensar en una ventaja del patrón de movimiento. Supongo que una vez existió un desarrollador con algo de tiempo libre y un gusto por las formas subóptimas.
Grosor de pared
El grosor de pared es el ancho de la capa exterior de nuestra impresión y en su mayoría determina la resistencia general de la misma
Muchos fabricantes de filamentos afirman que es suficiente imprimir con capas exteriores de 0,8 mm para tener una impresión fuerte, pero descubrí que tales paredes delgadas generalmente producen impresiones débiles. Para obtener un Yoda resistente para Bebés, recomiendo encarecidamente duplicar el ancho a 1,6 mm. La mejora en la calidad general será muy notable.
Independientemente del grosor de pared que elija usar, siempre debe elegir un múltiplo del diámetro de su boquilla. Mencioné 0,8 mm y 1,6 mm porque la mayoría de las impresoras vienen con una boquilla de 0,4 mm. Un doctorado agudo y agudo en Matemáticas será consciente del increíble cálculo que realicé anteriormente.
Ajuste de la temperatura correcta
Aunque la mayoría de los filamentos utilizados en la impresión 3D son algún tipo de termoplástico, tienen una composición química diferente. Por lo tanto, cada uno tiene diferentes temperaturas óptimas.
Como regla general, el PLA debe configurarse en cualquier lugar entre 180 ° C y 220° C, el ABS entre 210 ° C y 250° C, el PETG entre 220° C y 250° C y el Nailon entre 240° C y 260°C.
Si ha comprado otro filamento, mire su embalaje y probablemente encontrará la temperatura recomendada según el fabricante. De hecho, olvídese de las gamas que le dije y mire siempre la gama recomendada por los fabricantes por si acaso.
Siempre debe encontrar la temperatura perfecta para su impresora 3D y filamento, ya que determinará la calidad de la adhesión de la capa.
Las bajas temperaturas de extrusión conducen a una mala adhesión entre capas. Usted puede estar tentado a ir hacia el otro lado y calentar su filamento lo más caliente posible, pero eso le meterá en todo tipo de problemas nuevos que puede buscar en Google. Alerta de spoiler: impresiones desordenadas, voladizos pobres y baja calidad general.
Pero, en general, si está buscando mejorar la resistencia de su impresión, ajustar la temperatura un poco más alta hará que la nueva capa de plástico extruido se adhiera mucho mejor a la anterior.
Orientación de la pieza
Siempre es importante tener en cuenta que las piezas impresas en 3D serán más fuertes en el plano paralelo al lecho de impresión y más débiles en el plano vertical. Al colocar su diseño dentro de la máquina de cortar, siempre pregúntese en qué direcciones se contactará y a qué fuerzas se someterá.
Si no está seguro de la respuesta, considere el caso de un cilindro hueco aburrido y probablemente inútil*.
Si lo imprime en la orientación vertical, el objeto será una secuencia de círculos superpuestos. Si lo agarras en cada extremo y tratas de doblarlo, será bastante fácil romper el cilindro.
*Probablemente debería mencionar que a lo largo de la historia, los cilindros han demostrado ser claramente útiles. Esto está claramente fuera del alcance del artículo de hoy, así que dejaré la prueba al lector.
Puede sentirse tentado a pensar que es increíblemente fuerte, y tal vez lo sea, pero también debe ser consciente del hecho de que imprimió un cilindro muy débil.
Si todavía tiene un filamento de repuesto y elige imprimirlo en una orientación horizontal, notará que la pieza es más difícil de romper debido a la forma en que se extruyen las líneas de filamento.
La desventaja de este posicionamiento es que es posible que tenga que agregar soportes a la impresión debido a los ángulos que esta orientación creó.
¿Por qué todo tiene que ser una compensación en la impresión 3D? No hay almuerzo gratis en este hobby!
Use un filamento más fuerte
Mientras que este puede parecer obvio, utilizar un tipo diferente de filamento puede hacer maravillas en términos de resistencia general.
Sin embargo, no todas las impresoras son capaces de imprimir con todos los filamentos que existen, pero definitivamente hay algunas alternativas que puede usar incluso en impresoras asequibles, como la Ender 3.
El policarbonato y el nailon se consideran los filamentos más resistentes actualmente disponibles, y si su impresora puede manejarlos y necesita una impresión extremadamente fuerte, imprima su objeto con ellos.
Si está imprimiendo con PLA, pruebe con PETG, ya que es fácil de trabajar y también es un poco más flexible y mucho más resistente al calor.
Cómo hacer que las piezas impresas en 3D sean más fuertes
Aquí hay un breve resumen sobre cómo imprimir su modelo de tal manera que se aumente su resistencia:
- Elija un patrón de relleno fuerte (generalmente panal).
- Aumenta el porcentaje de relleno (superar el 50% comenzará a producir rendimientos decrecientes significativos).
- Aumente el grosor de la pared o de la capa exterior.
- Aumente la temperatura de impresión en incrementos de 5°C hasta que encuentre la mejor.
- Cambie la orientación de la impresión para que las líneas de capa sean paralelas a las fuerzas que se ejercerán sobre ella.
Conclusión
Como puede ver, hay muchas cosas que podemos hacer para mejorar la fuerza general de nuestros objetos y superar una debilidad inherente de la tecnología que elegimos.
Si el futuro del mundo depende de que usted sea capaz de imprimir un banco fuerte, pero no tiene tiempo para leer el artículo completo, simplemente haga lo siguiente.
¡Feliz impresión!