Impresión 3D – La importancia de la temperatura

La tecnología FDM (Fused Deposition Modeling) o modelado por deposición fundida, es la más extendida entre las impresoras 3D domésticas, por ser la tecnología más sencilla y barata. Ya sabéis que consiste en fundir un filamento o hilo de plástico y depositarlo en capas con la ayuda de una boquilla. Ya hablaré más adelante de los detalles técnicos y peculiaridades de cada uno de sus componentes y como pueden afectar a la impresión.

Por cierto y como curiosidad, encontraréis otras siglas, FFF (Fused Filament Fabrication) o fabricación por filamento fundido. Es exactamente lo mismo, pero el primer término fue patentado por su inventor (Scott Crump) y fundador de la empresa Stratasys, adquiriendo todos los derechos de uso. Así que cuando llegaron los chicos del proyecto RepRap, con su impresora 3D de bajo coste, autoreplicante y en código abierto (gracias a ellos tenemos las impresoras 3D en casa), tuvieron que inventarse las siglas FFF para designar a la misma tecnología. Cosas de la burocracia…

Pero vamos a nuestro tema, contado de forma sencilla y comprensible como a mi me gusta.

La impresora 3D lo que hace entonces es fundir plástico, para lo cual hay que calentarlo hasta el punto en que fluye a través de la boquilla de la misma forma que lo hace la nata con una manga pastelera. Ya podéis imaginar que cada tipo de plástico tiene su propia temperatura de fusión determinada por sus características químicas. Basta pues ajustar esa temperatura en la boquilla y empezar a imprimir, no?

No es tan sencillo, un mismo material puede tener aditivos diferentes dependiendo de su fabricante. Es decir, el PLA de marca «A» puede tener una diferencia de unos grados respecto al PLA de marca «B». Y dentro de una misma marca, el mismo material pero en colores diferentes puede tener variación de temperaturas por culpa del pigmento usado. Y además, no todas las impresoras tienen el sensor de temperatura en el mismo sitio. Has contado con el error de ese sensor?  Sabes cuanto se desvía su medición?  Al alza o a la baja?

Total, que al final la temperatura que viene en la bobina de filamento es una mera referencia. Imprimir va a hacerlo con ese valor, pero vas a conseguir el acabado y calidad que esperas?

Un ejemplo de fallos de impresión por mal ajuste de la temperatura de extrusión. En este caso por ser demasiado baja, hay puntos donde las capas sucesivas no llegan a fundirse entre sí y se separan.

Este es el caso contrario. Mismo material pero con exceso de temperatura. El plástico hace burbujas y la superficie queda mucho más rugosa que en el ejemplo anterior. Este tampoco es el acabado deseado.

Muchas preguntas han quedado en el aire, pero vamos a resolverlas todas a la vez. Yo lo que hago con cada nuevo material que compro, o cada vez que tengo dudas con los ajustes óptimos para un determinado color, es un test de temperaturas. Existen muchos archivos para ello en la red, pero todos son grandes y para casi dos horas de impresión, no me parecen prácticos. Así que me he hecho mi propio test.

Consiste en imprimir un pequeño vaso hueco, con un ligero rebaje cada 5 mm de altura para definir zonas de diferente temperatura. El archivo está disponible aquí:

Además hay que ajustar la temperatura de impresión a la máxima recomendada por el fabricante. Cada 5 mm. de altura cambiamos la temperatura a 5ºC menos, de esta forma cada banda del vaso se imprime a una temperatura diferente.

Este cambio de temperatura se puede hacer de forma automática si usamos Simplify3D como programa de impresión. Si usamos Cura o Slic3r no es posible, pero podemos editar el archivo .gcode y meter a mano esos cambios en las capas de 5mm, 10mm, 15mm, etc. Y si os asusta andar tocando los archivos, se puede cambiar a mano desde el mando de la impresora mientras imprime., son sólo unos minutos frente a ella.

Bien, pues una vez que tenemos el vaso impreso, nos fijamos en las diferentes bandas y buscamos signos que delatan si la temperatura usada es buena o no:

• • – Si aparecen burbujas en la superficie, creando como poros o pequeños agujeros en la misma, es que la temperatura es demasiado alta.
  • – Si las capas tienden a separarse entre sí dejando como grietas longitudinales, o si encontramos pequeños pegotes o grumos ocasionales, la temperatura es demasiado baja.
  • – Acabados uniformes, sin defectos evidentes en la superficie, indican que la temperatura es correcta. En este caso, si varias bandas presentan este aspecto, elegiremos la de temperatura más elevada posible. Lo hacemos así porque la adhesión entre capas será mejor a esa temperatura que a otra más baja.
  • – Dentro de las bandas con acabado aceptable, en casi todos los materiales podremos jugar un poco con el aspecto final: a más temperatura, más brillo.

A continuación podéis ver algunos ejemplos de vasos de test de temperatura que ya he realizado, con las explicaciones acerca de la banda y temperatura elegida para trabajar con dicho material. Pinchando en las imágenes se pueden ampliar para ver mejor el detalle.