Micrones en la impresión 3D: ¿Importan? [ACTUALIZADO]

Si tiene un sistema de producción 3D o ha considerado la impresión 3D como una solución, es importante entender qué es más importante para su aplicación: la precisión dimensional y la repetibilidad o la resolución. En este artículo del blog, analizamos por qué el grosor de las capas se indica en micras en la impresión 3D y por qué es importante. En primer lugar, veamos las definiciones de precisión, repetibilidad y resolución:

• La precisión se refiere a la exactitud con la que el resultado de un sistema de fabricación se ajusta a una tolerancia dentro de un rango dimensional específico.
• La repetibilidad capta la capacidad de un sistema para producir un resultado consistente, una y otra vez.
• La resolución se refiere a la unidad más pequeña que el sistema puede reproducir.

Exactitud dimensional

La exactitud dimensional es un factor muy importante que mucha gente tiene en cuenta a la hora de elegir la solución aditiva que más les conviene. Esta especificación afectará a factores como el aspecto de las características pequeñas o finas y la precisión de las superficies críticas. Normalmente, esto se mide en micras o micrómetros. Una micra equivale a 0,001 mm o 0,000039 pulgadas. A modo de comparación, un cabello humano tiene entre 20 y 200 micras de diámetro y el cromosoma humano más largo mide 20 micras. Por lo tanto, cuando se plantea la pregunta de «¿importan realmente las micras?», en algún caso, realmente se están dividiendo los pelos.

¿Cómo se relacionan estas medidas con la fabricación aditiva?

La precisión dimensional depende del sistema que produce la pieza y del tamaño total de la misma. Stratasys ofrece impresoras 3D que construyen piezas utilizando diferentes tecnologías como el modelado por deposición fundida (FDM), PolyJet y la estereolitografía. Las máquinas FDM fusionan capas de material termoplástico a través de un extrusor. Por su parte, las máquinas PolyJet construyen piezas a partir de capas de fotopolímeros que se curan con luz ultravioleta (como el proceso utilizado por una impresora de inyección de tinta). La estereolitografía combina una alta resolución y capas de construcción finas con una generosa capacidad de construcción capaz de producir piezas muy detalladas, prototipos y patrones de fundición a gran escala.

Tecnología FDM

El modelado por deposición fundida (FDM) es un proceso en el que el filamento de plástico semilíquido se extruye en un plano X/Y en una ruta preprogramada. Estas máquinas funcionan cortando las piezas en capas e imprimiendo cada una de ellas antes de elevar la cama para imprimir la siguiente.

Típicamente, estas capas o rodajas se miden en pulgadas, no en micras (1 pulgada = 25.400 micras), por lo que una diferencia de unas pocas micras probablemente no tendrá mucho impacto en la calidad o la precisión. Pero eso no lo dice todo. Las máquinas de Stratasys, por ejemplo, tienen una precisión dimensional nominal de entre 0,005″ y 0,008″ (127 – 204 micras). Esto significa que para cada pulgada de su pieza, puede esperar que se mantenga esta precisión. Las máquinas de la serie F123, por ejemplo, pueden imprimir con una precisión de 200 mm (.008 in), o +/- .002 mm/mm (.002 in/in), lo que sea mayor.

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Desgraciadamente, cuanto más pequeñas o finas sean las piezas FDM, menos precisas serán. Esto se debe a que una pieza extruida de plástico con un diámetro de entre 0,005″ y 0,020″, que se expande y encoge rápidamente, no puede encajar en espacios reducidos. Una buena regla general es que el elemento más pequeño sea al menos dos veces mayor que la altura de la capa. Pero para las características súper pequeñas (Ejemplo, un agujero de 0,0050 «) FDM puede no ser un buen ajuste, y hay otras tecnologías más adecuadas para ese tipo de características.

Tecnología PolyJet

La tecnología PolyJet dispensa gotas de una resina curable UV (luz ultravioleta) hacia abajo en una placa de construcción capa por capa. Este proceso es similar al funcionamiento de una impresora de inyección de tinta estándar. Pero crea capas mucho más finas, de hasta 14 micras. Eso es más fino que un cabello humano medio. Por lo tanto, si lo que busca es realismo, mezcla de colores o características finas, elegir una impresora 3D PolyJet tiene mucho sentido. En este caso, la diferencia de 10 o 20 micras puede crear un gran impacto porque las capas son muy finas. Esto podría hacer que las características no se muestren bien o que el color no se mezcle correctamente.

Las últimas incorporaciones a la familia PolyJet de Stratasys incluyen la J850 y la J826, que tienen la capacidad de imprimir con hasta siete materiales a la vez. La J850 puede imprimir hasta menos de 100 mm-±100; por encima de 100 mm-±200 o ± 0,06% de la longitud de la pieza, lo que sea mayor. La J826 tiene la capacidad de imprimir hasta menos de 100 mm – ±100μ; por encima de100 mm – ±200μ.

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Tecnología de estereolitografía

La estereolitografía (normalmente denominada SL o SLA) es un proceso en el que un baño de resina se cuaja capa a capa con un láser u otro dispositivo emisor de luz como una pantalla o un proyector. Esta tecnología puede producir piezas de un solo material con un alto grado de precisión y acabado.

Debido a este alto grado de precisión, un cambio de unas 10-15 micras en frío tiene efectos adversos en la pieza. Pero para las piezas más grandes, donde las tolerancias son más indulgentes, esos cambios no supondrán una gran diferencia. También es importante asegurarse de que estas máquinas están calibradas para la resina específica que se utiliza y de que el baño de resina está limpio y despejado. Si no se siguen esos pasos, puede haber problemas con las piezas grandes y pequeñas.

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Entonces, ¿importan los micrones en la impresión 3D?

Más o menos. Realmente depende de cuál sea su objetivo final con su pieza. Si usted está haciendo grandes plantillas o accesorios que van a mantener las piezas específicas para la pintura, a continuación, unas pocas micras de precisión no van a afectar a eso. Si está haciendo modelos a pequeña escala con muchas características finas, entonces un cambio de incluso unas pocas micras puede aparecer en sus piezas. Pero al diseñar su pieza para el proceso aditivo, puede mitigar muchos problemas con la precisión y la resolución de características finas. En TriMech, ofrecemos un curso completo de DFAM (Diseño para la fabricación aditiva) diseñado para ayudar a los usuarios a diseñar piezas que sean más eficientes a la primera utilizando los principios de diseño que sólo son posibles con las tecnologías aditivas.

Ahora que está más familiarizado con las micras y la precisión cuando se imprime en 3D con diferentes tecnologías, puede que se pregunte cuál podría ser la mejor opción para sus necesidades. No te preocupes, ¡podemos ayudarte! Vea nuestro seminario web a la carta para conocer las diferencias entre las tecnologías PolyJet y FDM.