Cómo detener la deformación del filamento en piezas impresas en 3D

Hola, soy Luis, un enamorado de la impresión 3d y aquí os escribo un articulo que espero que os sea de utilidad.

Cualquier profesional de la impresión 3D que haya estado imprimiendo durante un período de tiempo prolongado (generalmente más de un día) ha tenido que lidiar con la deformación del filamento. La deformación es la única manzana podrida en el grupo de la impresión 3D que puede estropear una impresión completa. Todas las demás variables de una impresión pueden ser perfectas, pero si se deforma el material, probablemente deba desechar la pieza.

Deformación: ¿Por qué el plástico me haría esto?

La deformación del filamento es causada por la contracción del material durante el curado y / o enfriamiento de una pieza durante el proceso de impresión (ver Figura 1). Pueden producirse deformaciones en piezas 3D que tienen caras grandes al lado de la cama de impresión. Además, una pieza que tiene capas de huella más grandes por encima de la capa de la cara de la cama aumenta la fuerza de deformación y podría resultar en una impresión deformada. Estas fuerzas también están presentes en partes con porcentajes de relleno más altos ya que hay más material presente para contraer. Como resultado, es necesario estar atento durante el proceso de impresión 3D para evitar una pérdida de tiempo de impresión debido a deformaciones.

Figura 1: Ejemplo de deformación


Consejos y trucos para detener la deformación de los filamentos

Hay varios consejos y trucos para mitigar la deformación del filamento. A continuación se muestra una lista de pasos a seguir para reducir la deformación y maximizar su experiencia de impresión 3D.

Cama de impresión con calefacción

El uso de camas calientes de impresora 3D ayuda a la adhesión y al curado uniforme de la pieza durante la impresión.

Imprimir con rafts

Las rafts son una excelente herramienta para usar no solo para la adhesión de la cama, sino también para deformar. Asegúrese de que su balsa sea lo suficientemente grande para que cualquier acción de deformación se enfoque lejos de los perímetros de cualquier parte. .

 

Calibre la altura de su boquilla

Esto debe hacerse para todas las impresiones, independientemente del material. Una buena calibración se traduce en buenas alturas de capa que impactan toda la impresión. Esto también asegura que la pieza se adhiera correctamente a la cama. Vea los siguientes videos de referencia en Impresión 3D 101: Introducción a la nivelación de la cama y Impresión 3D 101: Introducción a la primera capa.

 

Utilice la superficie de construcción correcta

Una buena superficie de construcción asegura que la pieza no se doble durante la impresión. Puede encontrar una buena referencia para el uso de superficies de construcción adecuadas para cada filamento de material en la Guía de comparación de filamentos de impresora 3D sobre el MatterHackers sitio web. Los buenos materiales y ayudas para la superficie de construcción incluyen Cinta Kapton, BuildTak, pegamentos y lacas para el cabello. También recuerde mantener limpia la superficie de construcción para evitar cualquier interrupción en la adherencia a la cama.

Imprimir más lento

Lo crea o no, imprimir más lento es una buena práctica a seguir, especialmente si el perímetro de la pieza tiene muchos bordes afilados o irregulares. La velocidad de impresión más lenta ayuda a la adherencia en esas esquinas afiladas.

 

Reducir el relleno

La reducción del relleno alivia gran parte de la presión interna y / o la contracción del filamento de curado, lo que puede generar una tensión no deseada en los perímetros de las piezas.

 

Control de temperatura ambiente

Durante la colocación inicial de su impresora 3D, recuerde mantener la ubicación alejada de la ventilación, ventanas y puertas abiertas. El aire ambiente causa estragos en las piezas y podría afectar negativamente a las impresiones. Además, el uso de recintos como cajas de cartón o cortinas de plástico alrededor de la impresora ayuda a mantener la temperatura constante.

Mejores prácticas adicionales

No dude en hacer referencia Consejos y trucos para la adhesión de la cama de ABS, Cómo tener éxito al imprimir en PLA y Cómo tener éxito al imprimir con ABS para prácticas adicionales que ayuden en la mitigación de deformaciones.

Finalmente, existen herramientas de mitigación que a menudo se pasan por alto y pueden ser tan buenas o incluso mejores que las formas tradicionales de mitigación de deformaciones. Estas herramientas, como bordes y huellas, se colocan estratégicamente dentro del diseño y corte de la pieza.

Bordes: no solo para sombreros y viseras

Un borde no es más que una serie de bucles superpuestos conectados que se apoyan y se propagan desde el perímetro de la parte impresa. Al igual que un skirt, traza el perímetro pero lo hace en capas comenzando en el perímetro exterior y extendiéndose una distancia predeterminada desde el borde de la pieza. Al igual que el borde plano de un sombrero de vaquero, el borde impreso en 3D se suma a la huella de la base de la pieza original y proporciona un área de superficie adicional para la adherencia y el curado, al tiempo que permite deformaciones a lo largo del borde sin afectar el perímetro modelado real de la pieza.

Los bordes son particularmente útiles cuando una pieza tiene perímetros con ángulos agudos (generalmente menos de 90 grados). Más esquinas en una pieza se traducen directamente en más oportunidades de deformación. Los bordes también son útiles en los casos en que las piezas tienen caras sólidas grandes o incluso cuando se trata de huellas pequeñas que necesitan una buena adherencia al lecho. Sin embargo, el caso más útil es cuando se imprime con ABS. Los bordes permiten la contracción del material ABS durante el curado sin separar los perímetros de la pieza del lecho.

Diseño de borde: llénelo hasta el borde

Una vez que se completa el diseño de una pieza, se puede agregar un borde a través de un slicer/ controlador o mediante un software de diseño CAD.  Observe que la configuración se encuentra en el menú «Skirt y Raft», donde la «Distancia desde el objeto» se establece en cero. El número de «bucles» determinará cuántas pasadas superpuestas hará el extremo caliente / boquilla al crear el borde. En este caso, se imprimirán quince bucles con un diámetro de aproximadamente 0,2 mm o 200 micrones. Esto se traduce en una distancia del borde de aproximadamente 3 mm.

Figura 2: Agregar un borde


De particular importancia será la altura de la capa del ala. La altura de la capa se puede establecer en el elemento «Altura de la primera capa» en el menú «Capa / Superficie» (consulte la Figura 3). En este caso, la altura de la capa se establece en 0,25 mm, que es la misma altura de capa para la primera capa. Puede intentar disminuir la altura de la primera capa, pero tenga en cuenta que esto podría frustrar el propósito del borde, ya que las primeras capas más delgadas afectan la buena adhesión del lecho. Según la experiencia, una altura de capa de 0,2 mm a 0,25 mm sería la óptima. La figura 4 muestra tres alturas de capa diferentes (grosor del borde) para los bordes alrededor de un cilindro.

Figura 3: Configuración de la altura de la capa de borde


Figura 4: Alturas del borde de izquierda a derecha, .5 mm, .25 mm, .2 mm


Otro método para agregar un borde a una pieza es incluir el borde en el diseño base del modelo. Con el software CAD, se puede agregar un borde a la superficie del modelo que mira hacia la cama de impresión. Este es un proceso bastante simple ya que el diseño del ala no tiene que seguir el perímetro de la pieza, pero puede incluir formas geométricas simples como rectángulos, triángulos o círculos. El diseño del borde debe agregar al menos 10 mm adicionales al perímetro de la pieza, siendo lo óptimo entre 15 y 20 mm (consulte la Figura 5). Al igual que cuando se agregan bordes a slicers y controladores.

Figura 5: Ejemplo de un borde de 10 mm agregado a un modelo CAD


Otros diseños de huellas: salta al Lily Pad

Hay otras dos características de diseño de software CAD que pueden ayudarlo a matar al dragón warp. Uno es la inclusión de hojas de nenúfar. Los nenúfares son elementos circulares que se agregan en las ubicaciones del perímetro del modelo que pueden ser susceptibles a deformaciones, como ángulos agudos o superficies muy detalladas (consulte las Figuras 6 y 7). Las almohadillas de lirio son una excelente opción para los modelos que no necesitan un borde completo alrededor de la pieza. Los diseños de las almohadillas de lirio suelen tener un diámetro de 20 mm con el centro del círculo colocado en el borde del perímetro. Según el diseño del ala, el grosor de la hoja de nenúfar debe ser el mismo que la altura de la primera capa durante la impresión.

 

Figura 6: Ejemplo de Lily Pads


Figura 7: Ejemplo de Lily Pads


Otra opción es ampliar la huella de la pieza modelada agregando chaflanes (ver Figura 8). Los chaflanes ayudan a reducir el perímetro para que haya una transición en ángulo suave a la cama de impresión. El ángulo de transición debe ser menor de 45 grados (típicamente alrededor de 15-20 grados), con la altura junto al perímetro de no más de 1 mm. El chaflán permite un enfriamiento más uniforme alrededor del perímetro, lo que disminuye las posibilidades de deformación.

Figura 8: Ejemplo de chaflanes


Resumiendo

A menos que nos transportemos a una nueva dimensión donde las leyes existentes de la química y la física no se apliquen, la deformación seguirá estando presente en todos los profesionales de la impresión 3D. Recuerde seguir los consejos y trucos enumerados anteriormente para ayudar en la mitigación de deformaciones. Además, intente agregar bordes y diseños de huella flexible a piezas futuras. Puede que te sorprendan los resultados.

 

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