Alabeo en impresión 3D: por qué se produce y cómo prevenirlo

La impresión 3D es un proceso de fabricación aditiva que es exacto, preciso y adecuado para fabricar productos con diseños complejos. Sin embargo, es común que muchos usuarios, especialmente los principiantes, experimenten varios defectos. Uno de los defectos comunes de la impresión 3D es el alabeo en la impresión 3D.

El alabeo en la impresión 3D ocurre por muchas razones, lo que hace que la impresión 3D sea frustrante para muchas personas. Como resultado, este artículo discutirá el alabeo en la impresión 3D, sus causas, posibles soluciones y cómo prevenir el alabeo en la impresión 3D.

Concepto de alabeo en la impresión 3D

El alabeo es la distorsión de una pieza respecto a su forma prevista.

Comprender el alabeo en la impresión 3D solo es posible entendiendo el proceso de impresión 3D y cómo se relaciona con el filamento de impresión 3D. La impresión 3D implica extruir filamento líquido desde una boquilla calentada hacia una cama de impresión calentada (la mayoría de las veces). Al tocar la cama de impresión, el líquido se condensa a su forma sólida.

El filamento de impresión 3D conserva sus propiedades mecánicas durante los cambios de fase. Sin embargo, está sujeto a expansión y contracción (el grado de tal efecto físico depende del filamento). Los cambios de temperatura durante la expansión y contracción del filamento de impresión 3D garantizan una diferencia en la expansión. Si el filamento extruido se enfría abruptamente durante la contracción, puede provocar el tirón de la capa anterior. Como resultado, esto puede provocar impresiones 3D alabeadas.

El alabeo se manifiesta en las impresiones 3D de las siguientes maneras:

-Las impresiones 3D alabeadas se muestran más en la capa base porque experimentan una amplia gama de temperaturas debido a las capas sucesivas.

-Otras capas también pueden experimentar alabeo debido al efecto de tirón hacia arriba de las capas sucesivas a medida que se enfrían sobre las capas frías.

-Una capa base fuerte también puede causar alabeo al adherirse a la cama de impresión.

Hay otras maneras en que se manifiesta el alabeo en la impresión 3D. Estas se discuten completamente en la sección a continuación.

¿Qué causa el alabeo en la impresión 3D?

La principal causa del alabeo en la impresión 3D es la diferencia de temperatura durante la extrusión del filamento. Sin embargo, hay otras causas. A continuación se presentan algunas causas frecuentes que debe vigilar durante la impresión 3D.

1. Diferencia de temperatura

Durante la extrusión, el filamento calentado sufre expansión y contracción. Las diferencias de temperatura pueden prolongar o reducir la expansión. Si el filamento extruido se enfría abruptamente, esto puede provocar una impresión 3D alabeada.

Esta es la razón más común del alabeo en la impresión 3D, y ocurre debido a un enfriamiento desigual, una ventilación deficiente, una velocidad insuficiente del ventilador de enfriamiento y la elección incorrecta del filamento de impresión 3D.

2. Adhesión inadecuada a la cama

La primera capa de la impresión 3D debe adherirse correctamente a la cama de impresión. Cuando esto no sucede, la capa siguiente puede contraerse y tirar hacia arriba de la primera capa. Esto, a su vez, puede provocar una impresión 3D alabeada. La adhesión inadecuada a la cama puede ser resultado de lo siguiente:

• Nivelación incorrecta de la cama
• Uso incorrecto/ausencia de adhesivo
• Altura incorrecta de la boquilla
• Extrusión insuficiente
• Una cama de impresión 3D sucia

3. Configuración de seccionado incorrecta

El seccionador (slicer) determina la trayectoria de impresión 3D calculada a partir de la orientación del objeto, el material y la resolución deseada. Por lo tanto, una configuración incorrecta del seccionador puede provocar errores en la pieza. Esto puede provocar placas de construcción despegadas y alabeo en la impresión 3D.

4. Imprimir demasiado rápido

Imprimir demasiado rápido puede provocar lo siguiente, que puede causar impresiones 3D alabeadas:

• El filamento plástico se curvará hacia arriba en lugar de quedar plano.
• Imprimir rápido también puede provocar un enfriamiento abrupto de la capa. Además, hará que la capa plástica sea quebradiza.

¿Cómo corregir las impresiones 3D alabeadas?

Corregir una impresión 3D alabeada es casi imposible, especialmente para productos que requieren alta exactitud, precisión y tolerancia. Sin embargo, para productos que no requieren tanta tolerancia, la única solución para el alabeo en la impresión 3D es recalentar la pieza con una pistola de calor y empujarla para darle forma.

La solución más considerada para el alabeo en la impresión 3D es reimprimir el modelo. Sin embargo, esto solo debería suceder después de considerar los consejos destacados a continuación.

10 consejos para evitar el alabeo en la impresión 3D

Debido a la baja tendencia a corregir una impresión 3D alabeada, necesita saber cómo evitar el problema antes de imprimir. Aparte de eso, también puede aumentar el costo del servicio de impresión 3D. A continuación se presentan varios consejos que puede incorporar antes y durante la impresión para una impresión 3D de calidad.

1. Nivele la cama de impresión

Nivelar la cama de impresión le permite obtener la distancia perfecta de la boquilla respecto a la cama de impresión. Por un lado, una boquilla demasiado cerca puede rayar la cama (esto no causa alabeo). Por otro lado, una boquilla demasiado lejos puede provocar el enfriamiento del filamento extruido antes de que se asiente en la cama de impresión. Esto reducirá la adhesión del filamento extruido y causará alabeo. Puede nivelar la cama de impresión realizando una prueba de papel o utilizando una prueba de impresión.

2. Caliente la cama y el cabezal de impresión a una temperatura más alta para las primeras capas

Calentar la cama y el cabezal de impresión puede garantizar que el filamento extruido tenga una mayor viscosidad y se adhiera mejor a la cama de impresión. Para la primera capa, asegúrese de aumentar la temperatura de impresión en aproximadamente 5°C. Sin embargo, tenga en cuenta que esto depende del material con el que esté trabajando.

3. Utilice una carcasa calentada

Una carcasa calentada garantizará que la otra parte de la impresión 3D no experimente alabeo. Lo hace manteniendo la temperatura estable y reduciendo el grado de contracción.
No todas las impresoras tienen una carcasa calentada. Sin embargo, es posible fabricar una por su cuenta.

4. Utilice una balsa (raft) y un borde (brim)

La balsa y el borde también son complementos que puede utilizar para prevenir el alabeo en la impresión 3D. Una balsa es una capa adicional firmemente unida a la capa de base. Esto sujeta la capa hacia abajo y mejora la adhesión a la cama de impresión. Por otro lado, un borde se une al borde exterior y cumple la misma función de mejorar la adhesión.

5. Configure los ajustes de seccionado

También puede configurar los ajustes de seccionado para prevenir el alabeo en la impresión 3D. Hay dos ajustes que puede utilizar. Uno implica aumentar la altura de la primera capa aumentando la superficie de contacto. Hacer esto aumentará la adhesión en la plataforma.

Otra forma es expandir el ancho de línea de la primera capa. Esto aumentará la presión de extrusión, aumentando la adhesión y reduciendo las posibilidades de curvado. Asegúrese de que la configuración no afecte el espesor de pared y otros parámetros.

6. Reduzca la densidad de relleno de los modelos 3D

La densidad de relleno es la cantidad de filamento dentro del modelo. Aumentar la densidad de relleno conducirá a una gran contracción durante el enfriamiento, lo que resultará en alabeo.

Disminuir la densidad de relleno reducirá la tasa de contracción, disminuyendo las impresiones 3D alabeadas.

7. Reduzca la velocidad de impresión

Reducir la velocidad de impresión puede prevenir el alabeo reduciendo el curvado en la impresión 3D. Además, al reducir la velocidad de impresión, el enfriamiento se vuelve más fácil, hay una adhesión adecuada y hay una reducción de la tensión interna.

8. Apague el ventilador de enfriamiento para las primeras capas

Los ventiladores de enfriamiento aceleran el proceso de enfriamiento. Cuando están altos, pueden enfriar abruptamente el filamento extruido durante la contracción, lo que tira hacia arriba de los materiales. Además, puede provocar una adhesión inadecuada de las primeras capas a la cama de impresión. Como resultado, provocando impresiones 3D alabeadas. Por lo tanto, se recomienda apagar el ventilador de enfriamiento y mantener caliente la primera capa.

9. Limpie la cama de impresión

Limpiar la cama de impresión también puede ayudar a reducir la posibilidad de alabeo. Esto se debe a que el polvo y la suciedad pueden reducir la adhesión del filamento a la cama de impresión.

10. Utilice adhesivos

Utilice pegamentos, cinta azul o cualquier producto adhesivo para mejorar la adhesión del filamento a la cama de impresión. Sin embargo, asegúrese de que el adhesivo no afecte el filamento y sea compatible con la cama de impresión.

Diferencias entre el alabeo del ABS y el alabeo del PLA en la impresión 3D

El alabeo en la impresión 3D depende de las propiedades del filamento de impresión 3D. Como resultado, hay una diferencia entre el alabeo del ABS y el alabeo del PLA. Comprender la diferencia entre ambos materiales solo puede ocurrir entendiendo sus propiedades.

El PLA es un termoplástico con mayor resistencia, rigidez y baja temperatura de fusión. Sin embargo, tiene una baja temperatura de fusión y es susceptible al alabeo en la impresión 3D. Aparte de eso, después de que el filamento se asienta, se vuelve quebradizo, reduciendo la adhesión de las capas a la cama de impresión.

El ABS es más débil, ligero y menos rígido que el PLA. Por lo tanto, requiere más esfuerzo de impresión debido a que es resistente al calor y susceptible al alabeo. Como resultado, al imprimir ABS, use una cama de impresión y una boquilla calentadas a unos 40-50 grados Celsius.

En general, la principal diferencia entre ellos es que el ABS tiende a alabearse más que el PLA. Esto se debe a que cuando la temperatura de la cama de impresión es demasiado baja o la temperatura de la boquilla es demasiado alta, el PLA solo tiende a curvarse, pero en general tiene un alabeo más mínimo que el ABS.

¿Qué otros defectos hay en la impresión 3D?

El alabeo en la impresión 3D no es el único defecto de impresión 3D que puede experimentar. A continuación se presentan algunos defectos comunes del proceso:

1. Ghosting (fantasma)

El ghosting es la aparición de pequeñas líneas repetitivas en la superficie del modelo. Ocurre debido a la generación de vibración cuando el extrusor cambia de dirección. Puede resolver el problema reduciendo la velocidad de impresión y comprobando el componente mecánico de la impresora.

2. Pata de elefante

Esta es la expansión de las primeras capas del modelo 3D en el plano horizontal. Esto ocurre debido a que la boquilla está cerca de la cama de impresión o a altas temperaturas de la cama de impresión. Puede evitar la pata de elefante disminuyendo la temperatura de la cama.

3. Sobrecalentamiento/Curvado

Esto ocurre debido a calentar el filamento y extruirlo a una temperatura muy alta. Por lo tanto, el filamento tiene menos tiempo para enfriarse. Por lo tanto, colapsa o se comba. Para evitar el curvado, baje la temperatura y aumente la velocidad del ventilador de enfriamiento.

4. Filamentos residuales (Stringing)

El stringing ocurre cuando el plástico gotea de una sección de la impresión y se adhiere a otra sección cuando la boquilla se mueve. El problema surge debido a ajustes inexactos. Puede prevenir el stringing reduciendo la temperatura y aumentando la velocidad de retracción de la impresora.

5. Agrietamiento

Esto ocurre cuando las capas no están unidas correctamente entre sí. Ocurre debido a una mala adhesión entre las capas o a la contracción térmica.

Para prevenir el agrietamiento, aumente la temperatura y reduzca la velocidad del ventilador de enfriamiento. También puede asegurarse de que haya un enfriamiento adecuado durante la impresión.

Conclusión

El alabeo en la impresión 3D es una ocurrencia común durante la impresión. Ocurre principalmente debido a la diferencia de temperatura que resulta en una variación en el enfriamiento. Debido a que es común, es necesario prevenir el proceso. Por lo tanto, esto trata sobre el alabeo en la impresión 3D, sus causas y solución, y cómo prevenirlo.

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Preguntas frecuentes

¿Puede el filamento causar alabeo?

Sí, usar el filamento incorrecto puede provocar alabeo en la impresión 3D. Por ejemplo, el PLA y el ABS son filamentos comunes en la impresión 3D. Sin embargo, el ABS es más susceptible al alabeo debido a sus propiedades. Asegúrese de comprender el filamento con el que está trabajando para sacar el máximo provecho de la impresión 3D.

¿A qué temperatura se alabea el PLA?

El PLA sufre cambios dimensionales incluso a unos 70 °C. Sin embargo, a una temperatura más alta (unos 170 °C), el objeto colapsa completamente (se derrite).

¿Puede el filamento húmedo causar alabeo?

Sí, los filamentos húmedos pueden volverse quebradizos durante la impresión, reduciendo la adhesión a la cama de impresión. Aparte de eso, los filamentos húmedos pueden provocar burbujas que arruinan la calidad de la impresión 3D.