Test y comparativa impresoras 3d

• Lo más importante en breve
• Las impresoras 3D pueden producir modelos muy precisos a partir de diversos materiales.
• Antes eran extremadamente caros, pero ahora están al alcance de todos.
• Hay diferentes procesos de producción para diferentes usos que cuestan diferentes cantidades.
• Algunos kits incluyen sólo una parte de la impresora. Los componentes adicionales, como los conectores, pueden ser fabricados por la propia impresora.

¿Qué es una impresora 3D?

En el pasado, la impresión 3D sólo era una posibilidad para los entusiastas con una cartera abultada. Desde entonces, la tecnología se ha convertido en algo crucial en la industria y la medicina, y también se está abriendo camino en los cuartos de hobby y herramientas de cada vez más personas. Los precios empiezan ahora a partir de menos de 250 dólares, lo que hace posible su adquisición para muchos.

La impresión 3D se utiliza ampliamente en la industria. La tecnología puede utilizarse para producir prototipos que luego se prueban, se examinan y posteriormente se producen en serie. En medicina, la tecnología desempeña un papel importante. Por ejemplo, se pueden fabricar prótesis con una precisión milimétrica, lo que resulta útil para cosas como las prótesis de cadera y mandíbula, que deben ser extremadamente precisas. Para los aficionados, la impresión 3D permite fabricar piezas de repuesto, como tornillos u otras piezas de conexión, o probar a imprimir un objeto específico, como una figura de acción o un jarrón.

Con las instrucciones adecuadas, una impresora 3D puede reproducir con detalle casi cualquier objeto. Además, estos modelos impresos son infinitamente reproducibles. En comparación con los métodos convencionales, el tiempo de producción es más corto y la producción individual es más barata. Todo lo que se necesita, aparte de la impresora y el material de impresión, es un archivo con las instrucciones de construcción: puedes medir y diseñar uno tú mismo o simplemente descargar los archivos de Internet. A continuación, el aparato imprimirá el modelo uno a uno según este plan de construcción. La precisión de las impresoras 3D es extremadamente alta: algunos modelos tienen una desviación de sólo el 0,2%. Por ello, es posible una producción a escala real, incluso con piezas móviles y en versiones multicolor.

Fabricación aditiva (AM)

La impresión 3D también se conoce como fabricación aditiva (AM), y a veces como prototipado rápido. La terminología es flexible según el uso (por ejemplo, industrial o doméstico), pero lo que no varía es que se refieren colectivamente a procesos de fabricación en los que una materia prima líquida o sólida se forma o ensambla en un objeto tridimensional a partir de un diseño informático. El material calentado y licuado se aplica capa por capa a través de una boquilla en una cámara de inyección, construyendo gradualmente un objeto. Aditivo significa que el material se añade y no se elimina, como ocurre en el fresado o el taladrado.

Tecnología anterior: fresado y moldeo por inyección

El fresado y el torneado (por ejemplo, con un torno) se consideran predecesores técnicos de la impresión 3D. Estas tecnologías son sustractivas: eliminan para crear nuevos objetos. En este sentido, son el reverso de la tecnología 3D. Se reduce el tamaño de una pieza grande mediante la sustracción y se le da forma al nuevo objeto. Las piezas pequeñas pueden encajarse para crear objetos a gran escala. En muchos sentidos, el proceso puede considerarse como una escultura.

Una forma más reciente y avanzada es el moldeo por inyección, que se utiliza para producir objetos más grandes y complejos en un solo paso. En este proceso se suele utilizar plástico. Se calienta y luego se presiona para darle forma mediante un negativo. El mejor ejemplo de un producto fabricado de esta manera es un ladrillo Lego.

En cierto modo, la impresión 3D es similar al moldeo por inyección. Sin embargo, la impresión 3D no requiere un negativo. En su lugar, el modelo digital en 3D se traduce en un código legible por la máquina y la construcción se construye capa a capa.

Usos industriales

En el pasado, los prototipos industriales y las muestras de modelos se fabricaban manualmente con cartón, espuma o arcilla. Hoy en día, las impresoras 3D controladas por ordenador se encargan de esta tarea, ya que son mucho más baratas y rápidas.

Otras áreas de uso

Ya sea en la investigación o en la producción, las impresoras 3D están presentes en los siguientes campos:

• Medicina (por ejemplo, implantes y prótesis, prótesis dentales, audífonos, bioimpresión).
• Investigación científica (por ejemplo, robótica, espacio)
• Moda y joyería (por ejemplo, plantillas para anillos y collares)
• Transporte (piezas ligeras de automoción y aeroespacial)
• Alimentación (aún en desarrollo, potencial de sostenibilidad y soluciones para el desperdicio de alimentos)

¿Kit o premontaje?

En el mercado hay modelos de impresoras 3D que ya están completamente montados, así como los que tienes que montar tú mismo. Ambas variantes tienen ventajas y desventajas. La elección a favor o en contra de una u otra depende del grado de libertad que quieras para personalizar tu impresora.

Kits de impresoras 3D

La principal ventaja obvia de los kits de bricolaje es que son más baratos que las impresoras 3D premontadas. Además, si construyes tu impresora tú mismo, tienes más flexibilidad a la hora de elegir componentes adicionales y personalizar la máquina según tus necesidades. Esto hace que actualizar tu impresora con las últimas piezas sea mucho más fácil. Los planos de construcción suelen ser siempre de código abierto, por lo que puedes echar un vistazo antes de comprar para ver en qué te estás metiendo. Algunos modelos, como las impresoras RepRap, pueden imprimir sus propios componentes. La principal desventaja de construir tu propia impresora es que necesitarás bastantes conocimientos técnicos para hacerla funcionar.

RepRap

Las impresoras RepRap son especiales porque están diseñadas para autorreplicarse: se construyen a sí mismas y a otras impresoras. Las siglas significan Replicating Rapid Prototyper.  El proyecto comenzó en la Universidad de Bath en 2005 con el objetivo de desarrollar una impresora 3D de bajo coste y desde entonces se ha convertido en una comunidad global de código abierto. Los planos están bajo la licencia pública general GNU, un conjunto de acuerdos que garantizan la libre redistribución. Debido a esto y al hecho de que la impresora puede producir muchos de sus componentes por sí misma tantas veces como se desee, los dispositivos RepRap son comparativamente baratos.  

Los kits de impresoras 3D son más adecuados para aficionados y manitas con cierta experiencia técnica previa. Si nunca has instalado una placa de circuito o soldado un componente, no te recomendamos que compres uno. Dicho esto, la ventaja del precio es convincente. En comparación con los dispositivos ensamblados, puedes ahorrar hasta 400 dólares. Los kits de bricolaje pueden partir de poco más de 100 dólares. Los modelos más baratos suelen constar sólo de un marco de plástico. Para mantener los costes bajos, la mayoría de las impresoras no vienen con una carcasa atractiva. 

Modelos completos

Las impresoras 3D completas vienen premontadas. Esto significa que se obtiene directamente un producto final ajustado con un software adaptado. En la mayoría de los casos, esto es más fácil de usar, ya que puedes utilizar tu intuición para manejar la impresora, a diferencia de los programas de los dispositivos en kit. Sin embargo, los componentes y diseños premontados pueden dificultar mucho la actualización de la impresora. Esto significa que las impresoras pueden quedar obsoletas con relativa rapidez. Las piezas de repuesto sólo pueden obtenerse del fabricante y suelen ser caras. Lo mismo ocurre con las reparaciones, que sólo pueden realizarse en talleres especializados.

No se necesitan conocimientos técnicos para utilizar una impresora premontada: basta con desembalarla para empezar a imprimir. Dependiendo del modelo, los precios oscilan entre 200 dólares y bastante más de 5000 dólares.

Consejos de compra

El presupuesto y el uso previsto determinarán el tipo de impresora que debe comprar. Los distintos modelos imprimirán con técnicas diferentes y darán resultados de distinta calidad. Entremos en los detalles de lo que debes buscar:

Métodos de impresión: líquido y polvo

Existen varias tecnologías de impresión en lo que respecta a la impresión 3D, cada una con sus propias ventajas y desventajas. A grandes rasgos, se pueden clasificar las impresoras 3D por su uso de materiales en tres estados diferentes:

• Impresión 3D con material fundido
• Impresión 3D con material líquido
• Impresión 3D con polvo

Sea cual sea la técnica, todas las impresoras 3D necesitan un archivo para imprimir, al igual que una impresora de papel normal. Basándose en el archivo, la máquina mueve el cabezal de impresión y extruye el material de impresión. Para ello, el modelo virtual tridimensional, normalmente contenido en un archivo CAD, se divide en rodajas bidimensionales, las llamadas capas. Este procedimiento también se denomina «slicing». Tras la conversión, los usuarios reciben un archivo en formato STL o AMF. Con este tipo de archivos, la impresora 3D construye el modelo capa a capa.

Algunas de las técnicas de impresión sólo difieren ligeramente. Algunos procesos suelen estar protegidos por patentes y son específicos de las empresas. Estas son algunas de las técnicas de impresión disponibles:

Materiales fundidos

El método más común y barato en la impresión 3D es el uso de plásticos como el ABS o el PLA, que se funden y luego se aplican en forma licuada capa por capa (método de espacio libre).

Este proceso se llama FDM (Fused Disposition Modelling) o FFF (Fused Filament Fabrication). El FDM se desarrolló en Estados Unidos y se patentó en 1989. Por aquel entonces, las impresoras FDM costaban 10.000 libras. Cuando la patente expiró en 2009, los entusiastas pudieron copiar la tecnología. Como el nombre seguía patentado, la nueva tecnología de réplicas se llamó FFF. Estas réplicas, a menudo denominadas también dispositivos RepRap, no suelen tener una carcasa propia: sólo tienen los componentes mínimos necesarios para la impresión. Si quieres utilizar varios filamentos diferentes al mismo tiempo, entonces necesitarás varias boquillas.

En principio, todo el proceso es como utilizar una pistola de pegamento caliente: se calienta un material y se expulsa de una boquilla en estado líquido. A continuación, el material tiene que enfriarse para endurecerse. Movimientos horizontales y verticales controlados por ordenador aplican el filamento a las zonas deseadas. Sólo cuando una capa se ha enfriado puede aplicarse la capa superior. Debido a la variedad de materiales de impresión y al efecto que tienen las diferentes formas de los modelos, es imposible decir de forma general cuánto dura este proceso de impresión. Algunos modelos tienen una pantalla que muestra el tiempo restante calculado. Estos indicadores también se encuentran a veces en las impresoras premontadas.

No es sólo plástico

En lugar de plástico se pueden utilizar otros materiales en la impresión 3D, como el yeso, el vidrio o la madera. Con estos diferentes materiales de filamento se amplían las posibilidades de uso: por ejemplo, con el metal se pueden hacer férulas médicas y artículos de decoración. Incluso se está experimentando con alimentos como el chocolate o el puré de patatas. Sin embargo, en este caso la impresión 3D sigue siendo demasiado lenta y cara para la producción en masa. Los fabricantes de impresoras 3D más conocidos son Makerbot, Ultimaker, Flashforge, Creality 3D, Prusa y Geeetech.

Impresión 3D con material líquido

Esta tecnología de impresión utiliza plásticos líquidos sensibles a los rayos UV, llamados fotopolímeros. La tecnología de materiales líquidos tiene cuatro tipos diferentes:

Estereolitografía (SLA o STL)

En cierto modo, la estereolitografía es la predecesora de todos los procesos de impresión en 3D. Fue patentado ya en 1984 por el estadounidense Chuck Hull. Este proceso es bastante complicado y caro, ya que es técnicamente muy sofisticado. En resumen, se utiliza la luz ultravioleta para endurecer un plástico líquido especial conocido como fotopolímero. El modelo se realiza en un recipiente lleno del fotopolímero líquido. Para ello, el lecho de impresión se sumerge en el líquido fotosensible, justo debajo de la superficie. A continuación, un láser irradia la primera capa, endureciéndola. Una vez completado este paso, se puede producir la siguiente capa.

Para crear el objeto, el lecho de impresión se desplaza hacia abajo en la resina con el grosor exacto de una capa. A continuación, la siguiente capa se endurece en la superficie mediante la aplicación del láser. Esto sucede muchas veces: se necesitan horas para ensamblar las capas de espesor milimétrico. En muchos casos, son necesarias estructuras en forma de aguja para sostener el objeto durante la impresión, que se rompen después. Están hechas del mismo material que el producto final. También es posible mezclar el fotopolímero con otros materiales, como la cerámica. En este caso, después de imprimir con éxito, el objeto de cerámica se cuece. De este modo, los componentes cerámicos se adhieren de forma permanente y se eliminan los componentes de plástico.

Procesamiento digital de la luz (DLP)

Este proceso funciona exactamente igual que la estereolitografía. Sin embargo, en lugar de un láser, se utiliza un proyector DLP como fuente de luz. Las impresoras Sone pueden incluso utilizar proyectores estándar.

Modelado MultiJet (MJM)

El modelado MultiJet, también conocido como modelado PolyJet, es una mezcla de la litografía estereoscópica y la técnica FDM. En ella, se aplica un plástico líquido y sensible a la luz a la plataforma de trabajo a través de un cabezal de impresión. A continuación, la mezcla se endurece inmediatamente mediante una fuente de luz en la boquilla de salida.

Imágenes por transferencia de película (FTI)

El proceso de imagen por transferencia de película utiliza una técnica similar basada en la luz, aquí el material se cura con un proyector. Sin embargo, en este proceso se utiliza una película de transporte. Se aplica una película del material fotosensible a la película de transporte y se cura con luz. A continuación, esta capa curada se levanta de la película y se une al resto de la pieza. El proceso se repite hasta completar todas las capas.

Impresión 3D con polvo

En general, existen dos tipos de impresión 3D basada en polvo, a veces conocida como impresión de lecho de polvo y de inyección de tinta o de gota sobre polvo. El polvo se funde o se deposita un material aglutinante mediante una impresora de chorro de tinta para formar el objeto capa a capa. En ambos casos, el objeto se produce en un lecho de polvo. Los dos procesos son:

Sinterización láser selectiva (SLS)

El término sinterización selectiva por láser (o fusión por láser) se refiere al proceso en el que se crean objetos tridimensionales mediante la fusión de materiales similares al polvo, como el yeso. Se funden finas capas de polvo para formar un objeto tridimensional. Después de que una capa se haya solidificado, un rodillo se encarga de aplicar nuevo polvo por encima de la pieza, que luego sinteriza una nueva capa según el archivo del ordenador. Las capas individuales se unen con el láser y el proceso se repite hasta que el modelo está terminado. El exceso de polvo se retira por succión y se reutiliza. Otros materiales que pueden utilizarse son el nailon, los elastómeros, las alúminas o las poliamidas. Este método es comparativamente caro. Algunos materiales aún requieren un acabado para su limpieza o estabilización, por ejemplo, con superglue.

3DP: Adhesivo de unión

En el proceso 3DP también se utiliza polvo, pero en lugar de fundirse se solidifica con un adhesivo líquido. Éste se aplica a través de una boquilla de presión, como la tinta en una impresora de chorro de tinta. El modelo ensamblado surge entonces de estas capas de polvo pegadas. También en este caso, la placa de trabajo se desplaza un poco hacia abajo antes de aplicar cada nueva capa de polvo. Los materiales posibles son polvos de yeso y plástico, cerámica, vidrio y otros materiales similares al polvo. Al igual que la técnica SLS, este proceso es extremadamente eficiente en cuanto a recursos, ya que el polvo no adherido puede reutilizarse.

Materiales de impresión: filamento y pellets, polvo, resina y cera

Dependiendo de la técnica de impresión, tendrá que utilizar diferentes materiales de impresión.

Impresión con líquido: filamento o pellets

La extrusión se refiere a métodos en los que el material es forzado a través de una boquilla. En la impresión 3D, el filamento o los gránulos de plástico se funden para formar un líquido viscoso que puede ser extruido antes de que se endurezca. El material más utilizado hoy en día es el poliácido (PLA). Se trata de un plástico a base de ácido láctico que está aprobado para su uso en el sector alimentario, así como en la industria textil, porque no presenta riesgos para la salud. El hecho de que el material se ablande rápidamente es una ventaja adicional para la impresión.

Como el PLA es sensible al calor, incluso los modelos que se han enfriado y endurecido son sensibles al calor. Utilizar este plástico para vasos es una opción, pero sólo si no se pone ningún líquido caliente en ellos, ya que pueden deformarse. De hecho, incluso la luz solar directa y las altas temperaturas ambientales pueden afectar a la integridad estructural de un objeto impreso en 3D con PLA.

El copolímero de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es menos sensible al calor que el PLA. Sin embargo, se quema más fácilmente, por lo que pueden aparecer olores desagradables si esto ocurre al imprimir.

El material que puedes utilizar depende de la impresora que tengas. Algunas impresoras 3D sólo pueden trabajar con un tipo de plástico. Si tu impresora es capaz de trabajar con ambos plásticos, en general es mejor utilizar el PLA, ya que es más ecológico y tiene una tolerancia al calor de 50 °C (122 °F). Si necesitas algo que pueda soportar temperaturas entre 185 y 212 °F (85-100 °C), entonces el ABS es la opción adecuada. Si busca un plástico de color, el PLA de color (CPLA) es lo que necesita: el plástico se mezcla con la tinta, lo que significa que puede hacer una impresión multicolor.

Impresión con materiales líquidos: PolyJet, resina, cera

En la impresión PolyJet, se aplican gotas extremadamente pequeñas de un fotopolímero en el lecho de impresión y se curan con la ayuda de la luz UV. En lugar de un fotopolímero, también pueden utilizarse resinas sintéticas y ceras especiales. Al final de la producción, los modelos se sacan del líquido boca abajo.

Impresión con polvo

La impresión 3D con polvo sigue siendo relativamente cara, debido al coste del polvo. El polvo de impresión se funde con láser y se une mediante boquillas que extruyen adhesivos especiales. Una vez terminada la producción del modelo, el polvo sobrante puede retirarse con un cepillo o una aspiradora y reutilizarse.

Consejos de uso

Así que has decidido comprar una impresora 3D, pero ¿ahora qué? Lo primero que hay que tener en cuenta es dónde instalarla. Sigue leyendo para obtener información al respecto, así como consejos para crear modelos por ordenador, imprimir objetos y limpiar.

Instalación: la ubicación es clave

La elección de la ubicación correcta es esencial, ya que puede tener un gran efecto en la calidad de la impresión. ¿Estás pensando en poner tu impresora en el suelo, en una mesa o en un banco de trabajo? Si está pensando en el suelo, debe saber que allí es donde más se acumula el polvo. Cuando la gente camina por la habitación, levanta polvo que puede acabar en la cama de impresión. Esto puede causar problemas, especialmente si tu impresora no tiene una carcasa. El polvo puede impedir que el modelo se adhiera correctamente a la cama de impresión, haciendo que se deslice durante la impresión. Si hay polvo en el filamento, cuando se funde para imprimir puede obstruir la boquilla de impresión. 

Ventilación

Los plásticos como el ABS y el PLA emiten vapores nocivos durante la fusión, por lo que es esencial instalar la impresora en un lugar con buena ventilación. Un extractor o, al menos, una buena ventilación con aire fresco es importante para evitar cualquier riesgo para la salud derivado de los humos. Dicho esto, no recomendamos utilizar la impresora 3D en el exterior: cualquier tipo de viento impedirá la adhesión. El motor y la mecánica pueden ser bastante ruidosos, por lo que es mejor alejar la impresora de salones y dormitorios.

Cómo imprimir

Después de haber instalado la impresora en un lugar adecuado, ahora necesitas un archivo legible para el ordenador. Puedes crear uno tú mismo o descargar un modelo de Internet. Si eres nuevo en la impresión 3D, descargar un archivo completo es una buena opción para empezar. Guarda el archivo en una tarjeta SD o en una memoria USB para poder introducirlo en la impresora. Las conexiones directas entre los ordenadores y las impresoras 3D no son habituales: depende del modelo, y en general no es tan sencillo de configurar para los principiantes. Después de calentar el filamento o las bolitas, se puede empezar a imprimir. Si el modelo no se adhiere a la cama de impresión con las primeras capas, tendrás que empezar de nuevo.

Post-procesamiento y limpieza

Después de la impresión, es necesario realizar algún tipo de procesamiento posterior; los pasos que hay que dar dependen del modelo y del tipo de impresora 3D que se tenga. Es posible que el modelo se enfríe por completo y se endurezca, o que tengas que cepillar o aspirar el exceso de polvo. Algunos modelos necesitarán superglue u otro tipo de estabilización para aumentar su resistencia estructural. Dependiendo de lo que hayas hecho, es posible que también tengas que eliminar las estructuras de soporte; esto puede hacerse a mano con papel de lija o con un líquido que disuelva los soportes.

Si tu boquilla está obstruida, puedes desatascarla empujando manualmente un poco de filamento a través de la resistencia. Si esto no funciona, prueba a utilizar una aguja. En casos extremos tendrás que desmontar el cabezal de impresión para limpiarlo. Algunos modelos vienen con filamentos de limpieza para asegurarse de que no queden residuos.

A la hora de limpiar el lecho de impresión, asegúrese de utilizar únicamente productos de limpieza especiales; de lo contrario, puede destruir el sensible revestimiento adhesivo.

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