Debido a sus funcionalidades, la impresión 3D se ha convertido en un método de fabricación avanzado con gran precisión a lo largo de los años. Desafortunadamente, tiene sus inconvenientes. Un ejemplo típico de esto es el levantamiento de las esquinas en el ácido poliláctico (PLA), con el que los entusiastas y los profesionales siempre tienen que lidiar. El levantamiento de las esquinas afecta la resistencia y la apariencia general de los modelos 3D impresos; por lo tanto, es necesario saber cómo sucede y cómo controlarlo. El artículo investiga en detalle el levantamiento de las esquinas de los PLA de las impresiones 3D y ayuda a los lectores a solucionar problemas para mejorar las impresiones. Es importante que los usuarios tomen medidas que les permitan tener una mejor experiencia con la impresión 3D debido a los diferentes aspectos abordados en el artículo.
¿Qué provoca que la impresión 3D se deforme?
Evaluación de la deformación en la impresión 3D
La deformación en la impresión 3D se debe principalmente a las tensiones térmicas del material del filamento que se encoge y se enfría a diferentes velocidades, lo que genera una tensión interna en la impresión final. Una vez que se extruye el PLA de un termoplástico, se enfría, lo que también provoca encogimiento. Si una zona se enfría más que otras debido a que el cabezal de enfriamiento no se mueve, estas fuerzas reparadoras desiguales pueden hacer que los bordes (donde se ejercen fuerzas hacia la placa de impresión) se levanten de la placa de impresión; esto se denomina deformación. Algunos de los factores que contribuyen son los problemas de adhesión a la placa, la temperatura insuficiente de la placa de impresión y los cambios de temperatura del entorno de impresión. Es importante comprender estos parámetros para reducir la deformación y producir impresiones tridimensionales de calidad.
Influencia de la temperatura en el levantamiento de esquinas
El calentamiento afecta el fenómeno de levantamiento de las esquinas de las piezas impresas en 3D a través del principio de contracción térmica del material extruido. Mientras que los materiales como el PLA se enfrían, se encogen; si la temperatura de la plataforma de construcción es más baja de lo deseado o no es constante en toda la superficie, el plástico comienza a enfriarse y encogerse en algunos lugares, levantando así físicamente las esquinas. Las aplicaciones que garantizan configuraciones de calentamiento óptimas y consistentes de la placa de construcción aumentan la adhesión del filamento a la base y reducen la probabilidad de distorsión. Además, las temperaturas mantenidas en los alrededores evitan los extremos y las caídas o cambios repentinos de temperatura, lo que podría ayudar a que el proceso sea un poco más estable y a reducir los componentes térmicos que causan el levantamiento de las esquinas.
Papel del material de filamento en la deformación
Por lo tanto, en lo que a mí respecta, el material del filamento actúa principalmente en el fenómeno de deformación que se observa en la impresión 3D. La deformación es esperable en cada tipo de filamento; por ejemplo, si bien el ABS se enfría más que el PLA y el PETG, existen aspectos térmicos que pueden explicar el comportamiento de las tendencias de deformación. Por ejemplo, el ABS se deforma más en comparación con el PLA debido a su mayor temperatura de transición de color y mayor contracción por enfriamiento. Los parámetros técnicos como los siguientes deben considerarse los más efectivos para mitigar la deformación:
- Temperatura de transición vítrea (Tg): La temperatura a la que el material cambia de una estructura rígida y vítrea a una estructura más blanda y gomosa. La Tg del ABS es de aproximadamente 105 °C, mientras que la del PLA es de aproximadamente 60 °C, lo que hace que el ABS sea más propenso a deformarse que el PLA.
- Coeficiente de expansión térmica: Esto especifica el grado de expansión o contracción del filamento en función de las temperaturas. Debido al desarrollo de los materiales plásticos, los coeficientes han aumentado significativamente, en particular para los materiales plásticos como el ABS, lo que provoca una mayor deformación.
- Velocidad de enfriamiento y velocidad de impresión: Incluso la velocidad de enfriamiento del material puede contribuir a la deformación. Cuando a un objeto muy frío se le aplican una o dos capas hacia las capas que se depositan más rápidamente, el frío intenso tiende a apretar las capas hasta formar una disposición fija que ejerce tensión, lo que aumenta la probabilidad de deformación.
Comprender estos parámetros permite realizar la elección correcta del material y realizar los cambios necesarios en los parámetros de impresión para evitar deformaciones y mejorar la calidad de las impresiones.
Consejos para mejorar la adherencia
¿Qué superficie de placa de construcción debo cargar?
La elección de la superficie de la placa de construcción también es importante, ya que ayuda a aumentar la adherencia de la impresión y también reduce las posibilidades de deformación de las piezas en la impresión 3D. La elección dependerá del material del filamento que se utilice. Una placa de vidrio cubierta con una fina capa de pegamento adhesivo en barra o cinta de pintor funciona bien para el PLA. Por otro lado, las esquinas se levantan cuando se utiliza ABS en superficies recubiertas con lechada de ABS o cinta Kapton. El vidrio desnudo y las láminas de PEI son muy pegajosas al PETG y causan una gran dificultad para levantarlas. Cada material de superficie es muy propenso a la suciedad y el polvo, lo que reduce el grado de adherencia y, por lo tanto, requiere una limpieza regular.
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Añadir un borde o una plataforma puede ayudar a la adhesión del modelo a la placa de construcción, minimizar las deformaciones y mejorar la calidad general de las impresiones. Un borde son las líneas adicionales que se imprimen en el borde de la base del modelo para aumentar el área que está en contacto con la placa. Esta línea adicional se inclina hacia los bordes de la figura para que no haya riesgo de que la impresión se despegue. Por otro lado, una plataforma es una capa simple impresa debajo del modelo. En caso de que el filamento sea sensible al calor o la superficie impresa se deforme, es una opción fácil confiar en una plataforma. En cada caso, se utilizan otros consumibles para la impresión, así como el tiempo invertido en técnicas de impresión adicionales, pero todas ellas valen la pena aplicarlas ya que se obtiene más adherencia y mejor rigidez de los objetos que se están construyendo.
Importancia de la altura de la primera capa
En el ámbito de la impresión 3D, la altura de la primera capa sirve como un esquema que permite una impresión exitosa, incluidas las superficies de alta calidad. El ajuste de esta capa en particular es importante ya que determina la unión del objeto impreso a la placa de construcción, lo que mejora bastante la calidad y la estabilidad de la impresión. Los depósitos incorrectos de la primera capa exterior pueden provocar fallas en la impresión debido a problemas como deformaciones, desprendimientos o mala adherencia. En la mayoría de los casos, la primera capa de una impresión se establece a una altura más baja que las capas restantes para mejorar la presión de contacto con la superficie de impresión. Esta corrección funciona bien con superficies razonablemente planas y ofrece una superficie uniforme para el resto de las capas. No hace falta decir que es una pérdida de tiempo si uno no dedica una cantidad considerable de tiempo a ajustar la altura de la primera capa.
¿Qué se puede hacer para eliminar el levantamiento de las esquinas en las impresiones PLA y ABS?
Mejores prácticas para impresiones PLA
Se deben tomar algunas medidas para evitar que las esquinas se levanten en las impresiones con PLA. En primer lugar, hay que deshacerse de los residuos y asegurarse de que la placa de impresión esté nivelada y limpia, ya que es un requisito muy necesario para lograr una buena adherencia. También se recomienda utilizar barras de pegamento o cinta de pintor azul y adhesivos especiales para lograr una mayor adherencia a la superficie de impresión. Otra consideración importante es la regulación de la temperatura; si se mantiene la temperatura estándar del extremo caliente de 200 a 220 grados y la cama caliente a unos 60 grados, se producirá una deformación térmica mínima. Cambiar la velocidad de impresión a una velocidad media permite que el PLA o cualquier filamento termoplástico se coloque bien en la placa de impresión. La adopción de un borde o una plataforma, que se analizó anteriormente, agregará una superficie adicional adherida a los bordes del modelo para permitir una mayor adherencia al borde de la impresión. Al adaptar estas medidas, se pueden obtener impresiones con PLA exitosas y el levantamiento de las esquinas se producirá con el menor riesgo posible.
Cómo afrontar los desafíos que se presentan al imprimir con material ABS
Es necesario prestar atención a las condiciones ambientales y materiales específicas cuando se trata de levantamiento de esquinas en impresiones ABS. Dado que el ABS es muy sensible a los cambios de temperatura ambiente, se deben realizar controles de temperatura suficientes para la atmósfera de impresión. Encerrar la impresora también ayuda a aislar el calor, evitando una tensión indebida en el plástico. El extremo caliente del ABS suele estar entre 230 °C y 250 °C, mientras que una cama calentada funciona entre 90 °C y 110 °C para promover la adhesión. Los cirujanos 3D AFRL altos muestran que se pueden rociar capas delgadas de lechada ABS o adhesivo, se pueden instalar cubiertas ABS removibles o también se puede aplicar más adhesivo sobre el modelo. Además, una plataforma o un cerramiento mejorados durante el proceso de impresión pueden proporcionar estabilidad para modelos grandes. Estas técnicas en pasajes previos o técnicas similares pueden minimizar en gran medida la aparición de levantamiento de esquinas en impresiones ABS.
Consideraciones importantes al ajustar la temperatura del extrusor
La temperatura del extrusor es muy importante para la producción eficaz y de alta calidad de impresiones 3D. Para el filamento PLA, el rango típico de temperatura del extrusor es de 200 grados Celsius a 220 grados Celsius. Mantenerse dentro de este límite proporciona un calentamiento y fusión adecuados del filamento, lo que garantiza que se pueda aplicar la cantidad correcta de presión mientras se extruye el material y se crean uniones fuertes entre diferentes capas sin quemar el material. Sin embargo, para el filamento ABS, una extrusión más prolongada con una temperatura más alta de alrededor de 230 a 250 grados centígrados es apropiada para este tipo de material, lo que evita la subextrusión o el abultamiento, entre otros desafíos. Sin embargo, es muy importante también comprender las instrucciones de fabricación del filamento con el fin de garantizar que las impresiones de prueba también ayuden a lograr los equilibrios de temperatura deseados para que la impresión 3D se pueda realizar de manera consistente y eficaz.
Configuración de su impresora 3D
Modificación de la cama caliente de su impresora 3D
Centrarse en la cama caliente para cada usuario es igualmente importante en términos de control de temperatura y nivelación, lo que afecta a la calidad de impresión. Con respecto a las camas calientes para materiales como PLA, una temperatura de la cama de 50-70 °C generalmente mejorará la adhesión sin LSR. Por otro lado, el ABS requiere una zona más alta en la región de 90-110 °C para evitar la deformación, pero al mismo tiempo y seguir ofreciendo una buena unión. Nivelar la cama es igualmente importante, ya que permitirá que la boquilla mantenga una distancia constante de la superficie de impresión para la deposición de capas. Se realiza una recalibración constante de la cama y se utilizan ayudas como calibres o papel, que también proporcionan estos ajustes, lo que mejora la confiabilidad de la mayoría de las impresiones.
Calibración de la boquilla y la plataforma de impresión
Antes de empezar a imprimir, es necesario realizar algunas operaciones, como ajustar la boquilla y la base de impresión. Para empezar, hay que asegurarse de que la boquilla que se está utilizando esté bien limpia y no contenga restos de filamento que puedan perjudicar la calidad de la impresión. A continuación, hay que hacer una prueba de impresión y comprobar la distancia entre la boquilla y la base de impresión; esto es fundamental, sobre todo en la primera capa, ya que un espacio demasiado amplio desperdiciará tinta, mientras que un espacio estrecho no permitirá que la primera capa se adhiera. Para ello, se puede utilizar un calibre de espesores o un papel fino; la zona entre la boquilla y la base, donde va el papel, es la que crea la resistencia que se nota. Coloca la boquilla a la distancia deseada de la base de la impresora utilizando las perillas de ajuste manual de la impresora. En este caso, comprueba si la impresión está nivelada midiendo la altura en las cuatro esquinas de la superficie plana y haciendo pequeños ajustes, si es necesario, utilizando las funciones de nivelación de la impresora. La calibración periódica también ayudará a obtener impresiones de mejor calidad y aumentará la vida útil de la máquina al reducir el desgaste.
Orientación del software: algunas consideraciones adicionales sobre Cura y otros programas de segmentación
Pasando al aspecto práctico de las cosas y tratando de sacar el máximo partido al software de corte (Cura u otros), concentrémonos en algunos parámetros básicos. El primero de ellos es la altura de la capa, que afecta a la resolución de la impresión, el tiempo de finalización de la impresión y el acabado suave; cuanto mayor sea el espesor de la capa, menor será el grado de acabado necesario. El siguiente paso será rellenar el objeto: se debe seleccionar la densidad de relleno en función de las necesidades; rellénelo tanto como sea necesario para la integridad estructural; un mayor relleno significará más material y tiempo necesario para la impresión. Merece la pena prestar más atención a los parámetros de temperatura de la boquilla y de la cama, ya que se deben configurar en función del tipo de filamento para garantizar una adhesión satisfactoria y, al mismo tiempo, evitar defectos. A continuación, se deben investigar los ajustes de la velocidad del cabezal de impresión, ya que deben configurarse de tal manera que se garantice la calidad y la capacidad productiva, sabiendo que las velocidades altas pueden provocar la pérdida de detalle. Lejos de todos los modelos, será necesario utilizar estructuras de soporte para todos los voladizos; Sin embargo, si la pieza es difícil de retirar de la plataforma de impresión, se deben utilizar anclajes incrustados o cuñas de espátula de borde redondeado para mejorar la adherencia a la plataforma. En concreto, en la última actualización, el slicer debería anticipar de antemano las mejoras de los usuarios en cuestión y su introducción a los programas.
Diferencias en los métodos de prevención del levantamiento de impresiones
Uso de ventiladores de refrigeración y de gabinete
Para garantizar que las impresiones no se levanten, un método simple pero efectivo es utilizar una carcasa para impresora. Ayuda a mantener la temperatura y la humedad dentro de los límites prescritos. Esto es particularmente útil cuando se imprimen materiales como el ABS, que tienden a deformarse fácilmente. Las carcasas reducen la incidencia de corrientes de aire y cambios de temperatura desde el exterior, que podrían afectar la calidad de la impresión. Además, el uso adecuado de los ventiladores de refrigeración es muy importante. Cuando se utiliza la velocidad correcta del ventilador, las capas de impresión son estables. Lo más probable es que las primeras capas funcionen mejor a velocidades más bajas del ventilador para permitir una mejor adhesión de las capas a la superficie de la cama. En las capas más altas, se aumentan las velocidades del ventilador para mejorar la calidad de la superficie. Al planificar cuidadosamente cómo aplicar estos aspectos, se obtiene una fuerte unión de las impresiones a las superficies, lo que reduce el levantamiento o la deformación.
Ajuste físico de la temperatura de impresión para obtener mejores impresiones
El paso más importante para ajustar las temperaturas de impresión es establecer un rango de temperatura cómodo para el filamento que se va a utilizar. Comience con los ajustes mínimos y máximos que proporcionan los fabricantes para la temperatura de la boquilla o la temperatura de la base como reglas generales. Además, se pueden realizar pequeñas impresiones de prueba, modificando la temperatura, normalmente 5 °C a la vez, y evaluando la adhesión, la calidad de la impresión y el encordado.
Esté atento a los signos de sobretemperatura, como supuración o reducción de la definición de las capas, que indican que es necesario reducir la temperatura. Por otro lado, piense en aumentar la temperatura en casos de mala adhesión de las capas o desprendimiento de las impresiones de la cama. También vale la pena señalar que una torre de temperatura puede controlar la temperatura de modo que cada columna vertical marque una temperatura diferente. Esto nos ayudará a entender cuál es la mejor manera de configurar la máquina para mejorar la calidad de las impresiones y reducir el grado de defectos.
Usar pegamento en barra para una mejor adherencia: una decisión audaz
Como alguien que ha utilizado una barra de pegamento, he llegado a apreciar la adhesión de la impresión en las bases de las impresoras 3D utilizando esta técnica, especialmente con materiales que son propensos a deformarse. Cuando uso la barra de pegamento, me aseguro de que la base de impresión esté limpia y fría, y aplico una capa fina y uniforme de pegamento para crear una unión suave. Según mi estudio de lo que dicen algunos de los mejores sitios web, incluidos MatterHackers, Simplify3D y PrusaPrinters, la mejor parte de esta técnica es la aplicación y eliminación del pegamento, además de que no quedan muchos residuos.
Las barras de pegamento para joyería se pueden utilizar mejor como pegamento a base de agua, que en la mayoría de los casos ayuda a la impresión con filamentos como ABS, PLA y PETG. Dado que es deseable minimizar la aplicación de este a tal nivel, la acumulación excesiva afectará la calidad de la impresión. En lugar de algunas uniones, la barra de pegamento permite una unión ligera y, durante el ciclo de enfriamiento, esto es importante para evitar la deformación. Por otro lado, las buenas prácticas enfatizan la necesidad de reemplazar el pegamento cada pocas impresiones, ya que la fuerza de unión se debilita con los ciclos de calentamiento. Este enfoque sencillo y sin complicaciones, pero muy eficaz, ayuda a lograr una excelente impresión de la primera capa sin empeorar la superficie de la pieza.
Fuentes de referencia
Preguntas Frecuentes (FAQ)
P: ¿Por qué mis impresiones se levantan en las esquinas?
R: El levantamiento, a veces denominado deformación, es un problema común en el que las esquinas inferiores de un objeto que se está imprimiendo en 3D se levantan de la placa de impresión y se doblan. Esto suele deberse a que, a medida que el plástico se enfría, no puede enfriarse de manera uniforme en todas las regiones. La cama, la temperatura y la configuración de impresión también pueden contribuir a este problema. Los diseños grandes, así como los que tienen esquinas afiladas, son peores en términos de mantenimiento de la forma.
P: ¿Cómo puedo evitar que mis impresiones PLA se levanten de la cama?
R: Para lograr el objetivo anterior, se deben seguir los siguientes pasos: 1. Asegúrese de que la cama esté bien nivelada con la impresión y que la densidad de la primera capa en la cama sea buena. 2. Para PLA, use una temperatura de cama caliente, que es una temperatura óptima de aproximadamente 5060-3 °C. 4. Humedezca la cama con pegamento en barra, loción bronceadora o laca para el cabello. 5. Incorpore la técnica de la impresora utilizando Bed Brims u orejas de ratón. 6. Cambie la temperatura de la cortadora y el grosor de la primera capa. 7. Use ventiladores de enfriamiento de impresión en modo de rendimiento o apagado. XNUMX. Mantenga la carcasa abierta de la impresora con la temperatura ambiente constante. CÓDIGO FINAL
P: ¿Cómo ayudan las orejas de ratón a “levantar las esquinas”?
R: Las orejas de ratón se aplican en la cortadora como discos circulares adicionales en las esquinas de un modelo 3D. Estos apéndices garantizan que más de las esquinas de la impresión toquen la base, lo que brinda una mejor adherencia y reduce las posibilidades de que se levante. Las orejas de ratón ayudan a determinar cuándo la impresión tiene esquinas afiladas y es probable que se deforme.
P: ¿Es posible que la temperatura de la cama influya en el levantamiento de las esquinas en las impresiones PLA?
R: Sí, la temperatura de la cama tiene una clara influencia en el levantamiento de las esquinas y, por lo tanto, puede ser uno de los principales parámetros que podrían afectar al levantamiento de las esquinas. Para el PLA, algunos autores recomiendan una temperatura de la cama de, por ejemplo, dentro del rango de 50-60 ºC. Sin embargo, si la cama está demasiado fría, la impresión puede no mantenerse y, por lo tanto, se produce el levantamiento. Por otro lado, si está muy caliente, las capas inferiores permanecerán blandas; por lo tanto, a medida que las capas de enfriamiento superiores tiran de las inferiores, la impresión comienza a distorsionarse.
P: ¿Imprimir sobre una balsa es una buena solución para evitar que se levanten las impresiones?
R: La impresión en una plataforma implica una reducción de la elevación, especialmente en el caso de que haya dimensiones gruesas o impresiones cuya zona del cuerpo en contacto con la tapa de impresión sea pequeña. Una plataforma ofrece un espacio extendido para que la impresión se adhiera de modo que no se desprenda de la impresión. Aumentar el volumen de impresión también significa que este método desperdicia más material, lo que a su vez afectará el acabado de la capa más posterior. Se forman muchos bultos alrededor de la mayoría de las impresiones PLA; por lo tanto, un borde o unas orejas de ratón son una opción más rápida y que genera menos desperdicio que una plataforma completa.
P: ¿El tamaño de la impresión afecta el levantamiento de las esquinas?
R: El tamaño de la impresión la hace susceptible a que se levanten las esquinas, ya que tiene en cuenta el gradiente térmico que actúa sobre toda la impresión. A medida que el plástico atornillado en la parte superior se asienta o se solidifica, el nivel de tensión aumenta en el caso de impresiones grandes y hace que los bordes elevados de la página se levanten de la superficie en la que estaban montados. Por eso, muchas veces es más fácil imprimir objetos más pequeños y que no sean planos, ya que normalmente se omite algún tipo de técnica de adhesión a la placa adicional.
P: ¿Pueden ser útiles las configuraciones de la cortadora para minimizar el levantamiento de las esquinas durante las impresiones PLA?
R: Sí, los ajustes de la máquina cortadora, especialmente el patrón y la densidad del relleno, pueden ayudar a solucionar el problema del levantamiento de las esquinas. Algunos cambios útiles incluyen: 1) Ajustar el grosor y el ancho de la primera capa para mejorar la adherencia. 2) Reducir la velocidad a la que se imprime la primera capa para mejorar la adherencia a la base. 3) Cambiar la estructura interna para reducir las tensiones que actúan sobre las paredes del objeto. 4) Agregar faldones u orejas de ratón estéticas según sea necesario. 5) Configurar el ventilador de enfriamiento en los controles para evitar enfriar demasiado las capas superiores en poco tiempo.
P: ¿El levantamiento de las esquinas en las impresiones PLA es más o menos similar a la deformación del ABS?
R: Sí, el levantamiento de las esquinas se produce tanto en impresiones con PLA como con ABS, pero es más molesto con este último tipo. Esto se debe principalmente a la alta tasa de contracción del ABS y al enfriamiento rápido. En general, es más fácil imprimir PLA con levantamiento, pero no siempre es así; el levantamiento también puede ocurrir en impresiones con esquinas grandes o con ángulos pronunciados. Es posible evitar muchos de los mismos problemas tanto en PLA como en ABS, aunque en el caso del ABS, a menudo se requieren métodos más radicales, como temperaturas más altas para la plataforma de impresión o una cámara de impresión cerrada.
