Todo lo que necesita saber sobre las carcasas en la impresión 3D

Tal vez una de las cosas más atractivas de la impresión 3D con tecnología FDM es el grado de control que la tecnología ofrece al usuario. No sólo tiene la libertad de seleccionar qué material de filamento utilizar para cualquier modelo 3D, sino que también puede modificar el modelo para adaptarlo a sus necesidades. Uno de los aspectos de un modelo 3D que se puede modificar es la «carcasa»

En pocas palabras, la carcasa es la pared de un objeto impreso en 3D. Son una parte esencial del diseño y determinan muchas de las características de la impresión final. ¿Cuál es el mejor grosor de carcasa que se puede utilizar y qué factores hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar un grosor de carcasa?

¿Qué son las carcasas de impresión 3D?

Puede que no resulte obvio a primera vista, pero la mayoría de los objetos impresos en 3D en FDM son en su mayoría huecos por dentro. Esta es una medida que permite ahorrar en el costoso material de filamento y en el tiempo de impresión, lo que hace que la impresión 3D sea más económica. Sin embargo, este medio para ahorrar tiempo y costes no es excusa para crear impresiones 3D demasiado ligeras y endebles para cualquier valor funcional.

Las paredes de un objeto impreso en 3D, incluyendo sus superficies superior e inferior, se conocen colectivamente como su carcasa. El grosor de la carcasa de cualquier proyecto de impresión en 3D puede establecerse fácilmente utilizando el software de corte adecuado. En la mayoría de los casos, el grosor de la carcasa se fijará en un múltiplo del diámetro de la boquilla.

Para tener una idea más completa de los factores que determinan la resistencia y la densidad de un objeto impreso en 3D, sería justo hablar del concepto de carcasa y de relleno conjuntamente. El relleno es el patrón de material dentro de la cáscara, que se puede establecer en cualquier lugar del 10% al 100%. Tanto el porcentaje de relleno como el patrón pueden establecerse utilizando el software de corte.

Seleccionando una combinación adecuada de relleno y grosor de la carcasa, se puede conseguir una variedad de valores de resistencia y densidad para cualquier objeto impreso en 3D. La resistencia y el peso deben equilibrarse con el coste de la impresión y el tiempo que se tarda en terminar un solo proyecto, especialmente si la impresión 3D se ofrece como un servicio comercial.

Factores a tener en cuenta en la selección del grosor de la cáscara

La selección del grosor de la cáscara es un compromiso entre varios factores diferentes, de manera que no hay un valor que sea universalmente correcto. El grosor de la carcasa más adecuado es el que tiene en cuenta el uso previsto del objeto que se imprimirá en 3D y otros factores como la economía y el tiempo de entrega. Para ayudarle a determinar los ajustes más apropiados, a continuación se detallan los aspectos más importantes a tener en cuenta:

Fuerza

Obviamente, una carcasa más gruesa hará que el producto sea más fuerte y robusto. Si su producto está destinado a soportar una carga pesada, sostenida o regular, entonces un grosor de cáscara de tres a cuatro veces el diámetro de la boquilla sería una buena opción. La fuerza de la cáscara también entrará en juego si el producto será anclado con clavos o tornillos.

Estabilidad de las capas superior e inferior

La mayoría de los software de las cortadoras ofrecerán la opción de establecer un grosor de cáscara diferente para las capas superior e inferior. Esto sólo se aplica si usted está imprimiendo el modelo de una manera vertical, o en la orientación en la que está destinado a ser utilizado.

Esta opción se ofrece, ya que permite el diseño de objetos con bases más fuertes que son más «pesados de fondo» para una mayor estabilidad. La diferencia no suele ser tan grande: uno o dos intervalos del diámetro de la boquilla son suficientes para obtener estos beneficios.

Consumo de filamento

Si estás produciendo en masa un modelo con una impresora 3D, la cantidad de filamento que entra en cada producto es algo que probablemente te importe. Esta es otra área en la que entra en juego el grosor óptimo de la carcasa. Una carcasa más gruesa crea un producto que es más fuerte y con un buen peso, pero también consume una gran cantidad de filamento adicional.

Para poner esto en contexto, pasar de un espesor de uno a dos múltiplos del diámetro de la boquilla efectivamente ya duplica la cantidad de filamento que va en la carcasa de un proyecto impreso en 3D. Esto puede tener enormes ramificaciones en el número de impresiones que puede hacer de una sola bobina de filamento.

Tiempo

En relación con el punto anterior, una impresión que consume más filamento necesariamente tomará más tiempo para terminar. Esto se debe a que la boquilla tiene que moverse a lo largo del perímetro del modelo varias veces para cada capa. A lo largo de todo el proceso de impresión, cualquier grosor adicional de la carcasa puede aumentar el tiempo de impresión en más de una hora.

Para aquellos que sólo imprimen diseños únicos, el tiempo de impresión añadido probablemente no sea muy significativo. Sin embargo, esto puede ser problemático para los pedidos de gran volumen. Si está buscando optimizar la impresión de múltiples copias de un solo modelo, entonces es probable que tenga que ajustar la configuración de la cáscara y el relleno para acortar el tiempo de impresión sin comprometer demasiado la integridad estructural.

Opciones de post-procesamiento

Una impresión realizada por una impresora FDM saldrá naturalmente con una superficie irregular. Esta es una limitación inherente a la tecnología. Esto significa que será necesario algún tipo de posprocesamiento si quiere que sus impresiones tengan un aspecto perfectamente liso y pulido.

Las técnicas de posprocesamiento adecuadas variarán según los diferentes materiales de filamento. Algunos filamentos se prestan bien a la disolución selectiva utilizando un disolvente adecuado, mientras que otros requieren una técnica más anticuada utilizando papel de lija.

En cualquier caso, el post-procesamiento dará lugar a la erosión del material en la superficie de la impresión terminada. Esto es algo que tendrá que tener en cuenta en el diseño, especialmente para los proyectos en los que la resistencia y la dureza son importantes. Una cáscara más gruesa le dará un margen más amplio para el lijado y el pulido de las irregularidades de la impresión terminada sin causar una caída drástica en su integridad estructural.

Reglas generales para el ajuste del grosor de la cáscara

Las plataformas de software de rebanadora utilizadas hoy en día hacen el trabajo de ajuste de la configuración del grosor de la cáscara casi sin esfuerzo. Esto es muy útil si todavía estás en la etapa en la que estás jugando con los parámetros de tu impresora para tratar de obtener los mejores resultados. Aquí hay algunos consejos para empezar:

Asegúrate de que el grosor de la cáscara es un múltiplo del diámetro de la boquilla

Esto debería ser obvio, pero tienes que asegurarte de que los ajustes de tu cortadora para el grosor de la cáscara se corresponden con el diámetro de tu boquilla. Esto significa que el espesor de la cáscara tiene que ser en múltiplos del diámetro de la boquilla.

Si no se cumple este requisito crucial, las cáscaras tendrán cavidades entre las capas. Naturalmente, esto invalidará cualquier beneficio estructural que una cáscara más gruesa debería haber sido capaz de proporcionar.

Regla de valores generales para carga baja, moderada y alta

Determinar los valores exactos a utilizar para el espesor de la cáscara puede ser difícil al principio. Va a tomar un poco de ensayo y error antes de que pueda obtener resultados que usted es feliz. Para ayudar a disminuir las impresiones fallidas, puede utilizar los siguientes valores de regla general, suponiendo que está utilizando una boquilla con una abertura de 0,4 milímetros de diámetro.

Para la mayoría de las aplicaciones, un caparazón de 0,8 milímetros de espesor puede ser perfectamente suficiente. Esto es para piezas que se espera que soporten una carga baja o moderada y que no necesitan ser ancladas por un tornillo. Si hay pequeñas deficiencias de resistencia con este ajuste, entonces unos pocos ajustes en el relleno deberían resolver la mayoría de los problemas.

Para las piezas que están destinadas a un uso pesado o que experimentarán altas cargas, entonces usted puede ir hasta 1,2 milímetros. El aumento de la resistencia con este ajuste es bastante significativo. También proporciona una mayor superficie para el anclaje mediante tornillos o clavos.

Si una carcasa de 1,2 milímetros sigue sin ser suficiente, entonces puede considerar añadir un relleno más pesado. La colocación de un revestimiento más grueso es siempre una opción, por supuesto. Sin embargo, casi todas las aplicaciones normales de la impresión 3D funcionarán bastante bien con un grosor de carcasa de entre 0,8 y 1,2 milímetros.

Pensamientos finales

La impresión 3D es un proceso de fabricación altamente personalizable que permite diseñar modelos con una amplia gama de parámetros de resistencia, peso y flexibilidad. Designar el grosor de la carcasa es sólo una de las muchas maneras de controlar las propiedades físicas del producto final. En este caso, el grosor de la carcasa desempeña un papel crucial a la hora de determinar la resistencia general de la pieza impresa, así como su peso y densidad. Asignar el grosor de la carcasa es una cuestión bastante sencilla