Guía completa: Impresión 3D FDM o modelado por deposición fundida, ¡te explicamos todo!

La tecnología de modelado por deposición fundida (FDM), también llamada fabricación con filamento fundido (FFF) es una de las formas de impresión 3D más comunes. Descubre en esta guía completa más sobre su historia y su funcionamiento.

El proceso de impresión 3D FDM fue inventado y patentado en 1989 por Scott Crump, y comercializado en 1990 por la empresa que fundó, Stratasys (EE.UU.). Al tratarse de una marca registrada, el acrónimo FDM no podía ser utilizado por nadie que no fuera Stratasys. Así que, cuando se lanzó el movimiento RepRap en 2005, el equipo dirigido por Adrian Bowyer creó el acrónimo FFF. Con ello se hace hincapié en el uso de filamento, mientras que las primeras impresoras FDM de Stratasys utilizaban gránulos o pellets. Básicamente, no hay ninguna distinción técnica entre estas dos siglas, ya que ambas representan el mismo proceso de fabricación aditiva.

Principios básicos de la impresión 3D FDM

La impresión 3D FDM suele considerarse el método de fabricación aditiva más básico y accesible. Se basa en cinco elementos principales:

• Una placa de impresión en la que se imprimen las piezas:

• Una bobina de filamento que sirve como material de impresión:

• Un extrusor, un motor con un sistema de accionamiento, que alimenta el filamento:

• Un sistema de movimiento que traslada el cabezal y la placa en los ejes X, Y y Z para formar objetos tridimensionales:

• Un cabezal de impresión que deposita el material capa por capa:

En la mayoría de los casos, la impresión 3D FDM se utiliza para imprimir un termoplástico que se introduce en la impresora en forma de filamento. Éste es impulsado por un motor llamado extrusor hasta el cabezal de impresión, o hotend, que es donde el material alcanza la temperatura de fusión por resistencia. Allí se funde, antes de ser extruido a través de una boquilla.

El filamento también puede sustituirse por pellets, que son pequeños gránulos de plástico que se extruyen a través de una tolva. En ambos casos, una vez extruido el material, el plástico fundido se deposita capa a capa sobre la placa de impresión y se enfría mediante un ventilador para endurecerse.

Materiales disponibles para impresión 3D FDM

Dado que la impresión 3D FDM permite moldear objetos utilizando termoplásticos, ya existe una gran variedad de materiales compatibles. De hecho, la industria de la inyección de plásticos lleva décadas desarrollando soluciones, y la mayoría de estos materiales son imprimibles en máquinas FDM. El PLA, PETG y ABS son los más populares de estos materiales, y probablemente ya hayas oído hablar de ellos. Como detallamos en nuestro artículo sobre el tema, los plásticos compatibles con la impresión 3D FDM van desde los más estándar hasta los de alto rendimiento, pasando por los materiales complejos, los flexibles y los compuestos.

Francofil comercializa filamentos que incorporan residuos reciclados.

Así, aunque la deposición fundida utiliza generalmente filamentos de plástico, también es posible imprimir en otros materiales más complejos, como compuestos metálicos y cerámica. Incluso se puede imprimir con plásticos que contengan residuos de cerveza o café.

Además de la variedad de materiales disponibles, los filamentos de impresión 3D están disponibles en dos tamaños estándar, 1,75 mm y 2,85 mm.

Variables a tener en cuenta con esta tecnología

En la impresión 3D FDM, la calidad suele verse afectada por dos factores: el diámetro de la boquilla y la altura de la capa. Cuanto mayor sea el diámetro de la boquilla, más alta puede ser cada capa, pero si las capas son demasiado grandes, la impresión puede perder detalle y tener defectos, como los llamados “peldaños de escalera”.

El tamaño de boquilla más común hoy en día es de 0,4 mm y con este tipo de boquilla se puede imprimir fácilmente con una altura de capa de entre 0,1 y 0,3 mm.

En algunas impresiones, las capas individuales de material son visibles.

Con la impresión 3D FFF, el material puede extruirse utilizando dos métodos diferentes:

• Extrusión bowden. El material se guía desde el extrusor hasta el hotend en un tubo bowden. Esta configuración es muy ligera, ya que el cabezal de impresión sólo tiene que transportar el hotend y no el extrusor, que por tanto está desplazado.
• Configuración de accionamiento directo. Con este método, el extrusor se coloca por encima del hotend y el material desciende directamente para fundirse. Este tipo de configuración es ideal para extrusiones precisas y materiales flexibles, ya que la ausencia de tubo Bowden reduce considerablemente la fricción ejercida sobre el filamento y evita así el encordado o stringing.

Recomendaciones de utilización

Aunque la impresión 3D FDM es accesible y relativamente fácil de usar, a veces puede causar algunos problemas. Puedes encontrar los fallos de impresión más comunes específicos de la tecnología aquí.

Este método de fabricación aditiva también tiene algunas limitaciones, ya que el material fundido depositado capa tras capa está sujeto a la gravedad. Como resultado, algunas partes impresas en voladizo pueden presentar defectos de impresión. Por tanto, es necesario utilizar soportes para mantener las piezas del modelo en su sitio.

Certaines pièces imprimées par dépôt de matière fondue nécessitent des supports pour assurer l’impression

El mercado de la impresión 3D FDM

Aunque la tecnología se basa en un mismo principio, las impresoras pueden tener atributos muy diferentes para facilitar el proceso de impresión, fabricar piezas más grandes o permitir el uso de materiales más exigentes. Existen impresoras de gran formato, impresoras de doble extrusión, impresoras de alto rendimiento, etc.

Esta variedad hace que el mercado de las impresoras 3D FDM sea muy variado. Encontramos una amplia gama de máquinas, desde las de escritorio básicas que no cuestan más de unos cientos de euros hasta las impresoras industriales de fábrica que pueden costar cientos de miles. Entre los nombres más conocidos se encuentran Creality y Anycubic para máquinas más básicas, y Stratasys 3D Gence y 3ntr para impresoras profesionales, y cientos de otros en todo el mercado.

Gracias a todas estas impresoras 3D FDM diferentes, es posible fabricar todo tipo de productos, desde pequeños prototipos hasta cohetes, objetos decorativos e incluso edificios. Es una tecnología accesible gracias a su bajo coste de entrada y a su facilidad de uso, por lo que se utiliza a menudo en el sector del prototipado rápido para simplificar y acelerar el proceso de investigación y desarrollo.

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