Impresoras 3D - Mecánica
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IMPRESORAS 3D FDM
Para empezar, podemos encontrar impresoras que utilizan tecnología FDM (Fused Deposition Modeling, por sus siglas en inglés) que se traduce a MDF en español (Modelado por Deposición Fundida). FDM es un término registrado por Stratasys, la empresa que inventó esta tecnología, y por eso en algunos círculos también se usan las siglas FFF (Fused Filament Fabrication, Fabricación por Filamento Fundido).
Después de estar muchos años controladas en exclusiva por Stratasys, en 2004 el movimiento RepRap (https://reprap.org/wiki/RepRap/es) comenzó a crear y liberar impresoras FDM libres y autorreplicantes, que son las que han provocado el boom de la impresión 3D de nuestra década y gracias a las cuales hoy podemos disfrutar de impresoras tan variadas de escritorio de esta tecnología
¿Cómo funcionan estas impresoras? Como su nombre indica, usan un filamento termoplástico y lo funden y extruyen a través de una boquilla, para ir depositando la pieza capa a capa, de abajo a arriba.
¿Cuales son las ventajas de las impresoras FDM?
Las impresoras 3D FDM son las más baratas, accesibles y populares de todos los diferentes tipos de impresoras que existen. Además de ello son las máquinas más sencillas y existe un montón de información online acerca de ellas, por lo que es la tecnología más indicada para aquellos que se quieran iniciar en la impresión 3D.
Todas estas ventajas la hacen la impresora ideal para empresas, oficinas, talleres, pymes en general y también muy adecuada para usuarios particulares.
¿Qué tipos de impresoras 3D FDM podemos encontrar?
Cuando hablamos de tipos de impresoras 3D, normalmente nos enfocamos a las diversas tecnologías 3D. Pero si nos centramos en las impresoras FDM existen diferentes e interesantes tipos de máquinas que buscan alcanzar diversos resultados, principalmente a través de diversos diseños mecánicos a través de los cuales obtenemos lo que buscamos, que nuestro extrusor se ubique en el espacio. Conozcamos cuáles son las diferencias entre las impresoras cartesianas, polares, deltas y los brazos robóticos.
Impresoras 3D cartesianas
Dentro de esta categoría, puedes encontrar varias subcategorías que debes tener en cuenta a la hora de adquirir una impresora 3D.
Cartesiana:
Es sin dudarlo el tipo de impresora FDM más común que hay en el mercado, reciben este nombre debido a que utilizan un sistema de coordenadas dimensionales -el eje X, Y y Z- que se utiliza para determinar dónde y cómo moverse en tres dimensiones, estos son utilizados para determinar la correcta localización del cabezal de impresión y corregir la dirección del movimiento.
utiliza el eje cartesiano X-Y-Z, con tres ejes perpendiculares entre sí. Su ventaja principal está en su facilidad de utilización, ya al ser el tipo de impresora con la mecánica más sencilla son las más fáciles de calibrar y corregir los errores que puedan surgir durante su uso.
La cama de impresión de esta máquinas se mueve únicamente en el eje Z, el extrusor se sitúa sobre el eje X y el Y, así puede moverse en cuatro direcciones.
Delta:
El diseño de la impresora 3D Delta está ganando gran popularidad últimamente. Trabajan con coordenadas cartesianas y sus características principales como dijimos, son la cama de impresión circular combinada con el extrusor que se fija por encima con una configuración triangular, a esto se le atribuye el nombre «Delta». Cada uno de los 3 dispositivos puede moverse hacia arriba y hacia abajo, lo que permite que el cabezal de impresión se mueva en tres dimensiones. Se destacan por su calidad de impresión, su mayor velocidad, su precisión y que no hay reacción de juego u holgura “backlash” ya que sus correas no dejan de tensarse.
Las impresoras 3D Delta fueron diseñadas para aumentar la velocidad de impresión, y con una cama de impresión sin movimiento, lo que puede resultar útil para ciertos proyectos. Sin embargo, a veces se argumenta que esta categoría de impresoras no es tan precisa como las cartesianas
Polar:
La diferencia entre esta máquina con respecto a las cartesianas, es que está utiliza las coordenadas polares para imprimir en 3D. Los conjuntos de coordenadas describen puntos en una cuadrícula circular en lugar de un cuadrado, no determinados por los ejes X,Y y Z, pero con ángulo y longitud.Esto significa que la cama de impresión gira, y la cabeza de impresión puede moverse hacia arriba, abajo, izquierda y derecha; y el extrusor puede moverse de arriba a abajo.
está basado en el sistema de coordenadas polares, en el que el sistema parte de un punto para pasar por un ángulo, una recta y el eje Z. La cama de impresión gira y el extrusor y la cabeza de impresión se mueven arriba y abajo. Su mayor ventaja consiste en que funciona con solo 2 motores más el del extrusor, lo que se traduce en un abaratamiento de costes. También trabaja un volumen mayor en un espacio menor, aunque son las menos utilizadas.
Una ventaja a destacar de estos tipos de impresoras 3D es que pueden funcionar solo con dos motores, y una impresora cartesiana requiere un motor por cada eje, al menos tres, lo que supone un ahorro a largo plazo. Otro punto a favor es que la impresora puede tener un mayor volumen de construcción dentro de un espacio más pequeño.
Brazo robot:
Normalmente son utilizados para su uso industrial y montar piezas. Entre sus características más destacadas está el seguimiento de líneas y perfiles curvilíneos, aunque no es nada rígido y no suele permitir la precisión de otras máquinas más especializadas.
Actualmente hay muchos brazos robóticos utilizados para la operación industrial en una línea de montaje de automóviles, pero su función principal es el montaje de piezas de automóviles y no de filamentos de extrusión. La impresión con un brazo robótico está todavía en desarrollo, en pocas compañías. Es principalmente el negocio de la construcción el que lo utiliza.
Sin embargo, este método de impresión FDM 3D está surgiendo, ya que no necesita una cama de impresión fija y tiene una mayor movilidad. El movimiento de la cabeza del extrusor es también extremadamente flexible, abriendo un montón de nuevas posibilidades de diseños complejos. Desafortunadamente, la calidad todavía no está tan cerca de una impresora cartesiana, muchas compañías están trabajando en su desarrollo.
Core XY:
Es de estilo cartesiano como la Delta, pero su mecanismo es diferente. Es ideal para fabricar diseños propios y originales como los famosos DIY “Do It Yourself”, por su configuración mecánica permite más velocidad y reduce la inercia, al no tener la masa de los motores en movimiento.
El sistema CoreXY nos permite mover una plataforma en los ejes X e Y pero manteniendo los motores en la estructura fija. Como veremos más adelante esta solución va muy bien en una máquina CNC como una impresora 3D.
Las principales características de esta tecnología son su velocidad, sencillez y adaptabilidad.
La velocidad la conseguimos gracias a que como hemos comentado, los motores están en la parte fija de la bancada y por lo tanto no tenemos que moverlos. Normalmente en estoy proyectos de pequeña envergadura los motores son las piezas más pesadas y por lo tanto la que tiene mayor inercia. Si nuestra inercia se reduce, podemos conseguir una mayor aceleración y por lo tanto alcanzar la velocidad máxima más rápidamente y en menor espacio.
La sencillez recae en que con solo 3 piezas principales tenemos todo el sistema creado. Esto sería la bancada, la plataforma en la cual se desplaza el carro y el carro. Además ninguna de estas piezas requiere de un diseño demasiado complejo.
Y finalmente la adaptabilidad es porque no existen demasiadas limitaciones en cuanto al material que podamos utilizar para la estructura (sí que el peso es un factor importante para reducir la inercia, pero tampoco es determinante). La mayoría son con aluminio o algún plástico tipo acrilico