Todos los Tipos de Impresoras 3D. Cuál necesitas y Cómo funcionan.

Dentro del mundo de la impresión 3D hay muchos tipos de impresión 3D y muchos tipos de impresoras 3D.

Al final las impresoras 3D son como los coches, todos sirven para llevarte del punto A al punto B, pero muchos lo hacen de diferentes formas.

• Pueden usar un motor Wankel (los que menos).
• Pueden moverse por el ciclo de Atkinson o por el ciclo Otto.

Pero al final todos tienen la misma finalidad, trasladar a gente.

Pues las impresoras 3D son iguales.

Todas sirven para hacer piezas o modelos en 3D a través de capas. Todas sin excepción fabrican por capas, aunque algunas tienen una tecnología que usa resinas fotosensibles, otras plástico fundido, incluso otras lo que hacen es pegar pequeñas bolitas de micropolvo de metal entre ellas en forma de capas.

Y cada marca es de su padre y de su madre, claro.

Por ello he creado esta pequeña lista para que te quede claro cómo funciona cada una y qué tipos de impresora 3d existen, para si en un futuro quieres comprar una para ti o tu empresa sepas qué tecnología te puede venir mejor.

Vamos que ya estamos tardando.

Coooooooomenzamoooooos.

🗒️ Qué Tipos de Impresora 3D existen

Antes de empezar con esta aventura te voy a dejar un pequeño esquema con las tecnologías de impresión 3D que existen en el mercado y donde se engloban cada uno de los tipos de impresoras.

Si te fijas yo te voy a hablar de las subcategorías como si fueran los tipos de impresoras 3D, pero que sepas que estas se engloban a su vez en 7 categorías principales, echa un ojo.

• Extrusión de Material (FDM)
• Polimerización VAT (SLA y DLP)
• Sinterizado de microgranos de polvo (SLS)
• Chorro de Material (DOD)
• Inyección de Aglutinante (BJ)
• Fusión de microgranos de polvo (DMLS, SLM y EBM)
• Laminación de piezas (LOM)

Dicho esto, prepárate para explorar todas las tecnologías 3D actuales y mira a ver si las conocías.

 

1️⃣ Modelado por deposición fundida (FDM).

• Nombre Técnico: Fused Deposition Modeling o Moldeado por Deposición Fundida
• Año de lanzamiento: Años 80
• Creador: Scott Crump, cofundador de Stratasys.
• Aplicaciones comunes y materiales: Plástico fundido para aplicaciones de bajo coste.
• Ventajas: Coste muy bajo y fácil de manejar.
• Desventajas: Precisión baja.
• Altura de capa mínima estándar: 0,1 [mm]

Consiste en depositar polímero fundido (Ej: filamento PLA, filamento ABS…) sobre una base plana, capa a capa. El plástico está almacenado en una bobina de filamento como un hilo enrollado.

El hilo se empuja a través de un extrusor que lo lleva hasta una pieza llamada ‘hotend’, que lo derrite y lo expulsa por una boquilla que lo transforma en un minúsculo hilo maleable que se deposita sobre la pieza formando cada capa y que se va solidificando con el tiempo. Si quieres saber un poco más sobre cómo funciona, te recomiendo que leas este artículo.

Es la técnica más extendida, aunque no la más precisa, pero triunfa por ser la más asequible de todas con diferencia. Esta tecnología ha conseguido que la impresión 3D esté al alcance de todos pudiendo tener una impresora en casa por muy poco dinero (comparado con las otras claro, más de 100 euros no te los quita nadie).

Ahora te voy a enseñar los tipos que hay de estas impresoras por si alguna te gusta más que otra;

• La Delta.
• La Cartesiana.
• La Polar.
• El Brazo Robótico.
• La Core XY.

 

🔹 DELTA

Este tipo de impresora tiene un cabezal el cual se mueve a través de tres brazos separados 120º entre sí. La base no se mueve, solo los brazos de arriba a abajo, pudiendo llegar a todos los puntos sin ningún problema.

A mi esta impresora me gusta mucho para hacer sobre todo piezas muy altas comparadas con su anchura (un cohete, un vaso de tubo para tus cubatas). Trabaja con coordenadas cartesianas también, pero como las tiene que traspasar a movimientos verticales en sus 3 brazos, su necesidad de computación (y una placa más potente) es mayor, necesita más cálculos.

Si te quieres comprar una, yo te recomendaría ésta, de la marca Flsun, la he visto funcionar hasta a 80[mm/s] y es una verdadera burrada (si la tienes bien calibrada claro, pero no es difícil). Como una imagen vale más que mil palabras y un vídeo vale más que mil imágenes, ahí te dejo un video de cómo sería una impresora 3D de tipo delta.

 

🔹 CARTESIANA

Reciben este nombre por el sistema de coordenadas dimensionales que usan para moverse en tres dimensiones. ¿Recuerdas en el colegio cuando hablaban de ejes cartesianos?, pues es lo mismo. La cama de impresión de esta máquina se mueve en el eje Y y el cabezal en el eje X y Z, aunque a veces solo se mueve en el Z.

Es sin duda la más extendida y de los modelos que más se fabrican (y que ahora están en auge) es la Prusa i3, desarrollada por Josef Prusa, y aunque existen muchísimas variantes de esta todas se basan en lo mismo, como por ejemplo la famosísima Creality Ender 3.

Si quieres saber qué tienes que tener en cuenta a la hora de comprar una hice una guía de compra sobre mis recomendaciones, por si la quieres echar un ojo.

 

🔹 POLAR

Esto parece un recordatorio de las clases de mates de la eso, que recuerdos. Seguro que te suena lo de ‘coordenadas cartesianas’ y ‘coordenadas polares’.

Las cartesianas se basan en definir un punto en el espacio a través de los ejes X, Y y Z. Las polares definen dicho punto a través de un ángulo, un radio y en altura el eje Z (u otro ángulo y otro radio).

Su ventaja es que funcionan solo con dos motores (más el del extrusor, o sea 3) y otra ventaja también tiene un mayor volumen de construcción en un espacio más pequeño, aunque, sinceramente todavía no he visto nadie que tenga ninguna de este tipo y no son muy utilizadas por lo que yo las descartaría como opción a compra.

 

🔹 BRAZO ROBÓTICO

Un brazo robótico suele usarse para el montaje de piezas, no para extruir filamentos 3D. Ahora mismo solo el negocio de la construcción lo utiliza y está en pruebas de desarrollo.

Su principal ventaja (y razón por la que se utiliza en construcción) es que no necesita cama de impresión fija, y tiene una mayor movilidad (sería como una CNC de 5 ejes) y es por eso por lo que se está usando como prototipo en impresoras 3D de construcción.

Por otro lado, debido a su inestabilidad estructural (es como un voladizo en movimiento, nada rígido) y su poca versatilidad en cuanto a materiales deja mucho que desear todavía. Pero te puedes animar a desarrollar uno, seguro que lo petas.

 

🔹 CORE XY

Este tipo de impresora 3D, al igual que la delta, es cartesiana, pero debido a su sistema mecánico tan diferente a los demás merece la pena ser incluida aparte como impresora 3D del tipo FDM.

Su principal ventaja es su mecanismo, ya que transmite el movimiento reduce la inercia del conjunto lo que nos evitará problemas a futuros. Esto se da por que en la mayoría de movimientos, son los dos ejes los que mueven un solo cabezal a la vez, lo que duplica la fuerza de movimiento.

Aquí os dejo una pequeña descripción con imágenes de su web oficial, donde se explica más a fondo en que consiste este tipo de impresión (y con dibujitos). Y seguimos con los tipos de tecnologías 3D.

 

2️⃣ Estereolitografía (SLA)

• Nombre Técnico: StereoLithography o Estereolitografía
• Año de lanzamiento: 1983
• Creador: Chuck Hull, cofundador de 3D Systems.
• Aplicaciones comunes y materiales: Resina fotosensible para piezas pequeñas y precisas de bajo coste (figuras de Warhammer, por ejemplo).
• Ventajas: Coste muy bajo y gran precisión.
• Desventajas: Sigue teniendo soportes y manchan mucho.
• Altura de capa mínima estándar: 0,01 [mm]

Este tipo de tecnología funciona con dos elementos: un rayo láser ultravioleta (UV) y una resina líquida fotosensible.

Cuando el haz de luz ultravioleta impacta contra la resina, la solidifica, y así va endureciendo las capas para ir formando la pieza. Aquí es la base la que se va moviendo arriba y abajo mientras que el que se mueve es el haz de luz a través de la reflexión en un sistema de espejos, permaneciendo el tanque de resina inmovil.

Después cuando se ha terminado de imprimir en 3D el objeto debe enjuagarse con un disolvente especial y hay veces que también se debe hornear en un horno UV para finalizar el proceso de ‘Curado’ de la pieza 3D.

Crea objetos con superficies extremadamente lisas y con mucho detalle (10 veces más qeu una cartesiana), por eso se usa en joyería y odontología cosmética para la creación de moldes. Por ejemplo, si un perro de carreras necesita un diente, se haría con este tipo de tecnología (y sé de veterinarios que se compraron una y que ahora viven de hacer moldes a animales). El tema está en que sigue necesitando soportes.

 

 

3️⃣ Procesamiento digital de luz (DLP)

• Nombre Técnico: ‘Digital Light Processing’ o ‘Procesamiento Digital de Luz’
• Año de lanzamiento: 1987
• Creador: Larry Hornbeck de Texas Instruments.
• Aplicaciones comunes y materiales: Resina fotosensible para piezas pequeñas y precisas de más coste que el SLA.
• Ventajas: Gran precisión y más rápida que la SLA.
• Desventajas: Actualmente no está tanto en desarrollo como la SLA.
• Altura de capa mínima estándar: 0,01 [mm]

Se volvió muy popular en la fabricación de proyectores (por su sistema de reflexión de la luz a través de micro espejos).

Se basa en una tecnología parecida a la estereolitografía (SLA), ambas utilizan materiales fotopolímeros líquidos y resinas que se solidifican al aplicarle luz mediante un haz, la diferencia es que en este caso es generado a través de un proyector especial.

Dicho proyector utiliza una red de micro espejos controlados a través de un ordenador dispuestos en un molde sobre un chip de tipo semiconductor (esto te ha sonado a chino, lo sé). Estos micro espejos se inclinan hacia adelante y hacia atrás, generando la reflexión de la luz la cual tiene la capacidad de endurecer rápidamente la resina (mejor, ¿no?).

Es un sistema muy robusto, muy preciso y sobre todo muy rápido. Actualmente hay mucha gente desarrollando impresoras 3D basándose en esta tecnología, utilizando incluso sus propios teléfonos móviles para crear los microespejos. Te dejo un pequeño video donde te lo explican más a fondo.

 

4️⃣ Sinterización Selectiva por láser (SLS)

• Nombre Técnico: ‘Selective Laser Sintering’ o ‘Sinterización Selectiva por Laser’
• Año de lanzamiento: Años 80
• Creador: Universidad de Texas.
• Aplicaciones comunes y materiales: Micropolvos de materiales de todo tipo que no tienen por qué ser metálicos en los que se puede ajustar la porosidad del material.
• Ventajas: No necesita soportes.
• Desventajas: Son caras y ocupan mucho espacio.
• Altura de capa mínima estándar: 0,01 [mm]

La sinterización consiste en fundir por fuera microgranos de polvo, lo suficiente para que se peguen entre ellos. Para que me entiendas: sería como fundir un caramelo lo suficiente como para que se pegue con otro caramelo, pero que su interior permanezca en su estado sólido.

Esta tecnología lo que va haciendo es poner capas de que microgranos de un material (nailon, vidrio, cerámica, aluminio, plata, acero, textiles, madera…) las cuales un láser sinteriza selectivamente.  Después se pone otra capa de polvo y vuelta a sinterizar.

Como lo que hace es poner primero la capa y después sinterizarla (o sea solidificarla), esta tecnología no necesita soportes, lo cual es la leche. Gracias a estp, las piezas 3D que hace son muy precisas y sus acabados son muy finos, por lo que se suele utilizar en la industria para hacer prototipos de piezas de máquinas.

Su hándicap es que como requiere de láseres de alta potencia, su fabricación es cara, por lo que si tenías pensado comprarte una, ya puedes ser el lobo de Wall Street.

Si quieres una pieza de estas yo utilizaría los servicios externos de empresas como i.Materialise, Shapeways o Scupteo.

 

5️⃣ Tinta de gota variable (DOD)

• Nombre Técnico: ‘Drop On Demand’ o ‘Tinta de Gota Variable’
• Año de lanzamiento: 1979
• Creador: Endo and Hara de Canon
• Aplicaciones comunes y materiales: Joyería y bisutería de no demasiada calidad.
• Ventajas: Pueden crearse modelos a todo color.
• Desventajas: Tienen menos precisión dimensional que otras tecnologías de impresión.
• Altura de capa mínima estándar: 0,1 [mm]

Se basa en una técnica de generación de piezas usada por los joyeros desde hace siglos, el moldeo por cera perdida. Es un tipo de tecnología de impresión 3D que utiliza un par de chorros de tinta: uno deposita los materiales de construcción, que el cual es un material parecido a la cera y el segundo se usa para material de soporte soluble.

Al igual que con los tipos típicos de tecnología de impresión 3D, las impresoras DOD siguen un camino predeterminado para el chorro de material en una deposición puntual, creando el área de la sección transversal de un objeto capa por capa. (Vaya, que a gusto se queda uno soltando semejante párrafo).

Las impresoras DOD también usan una especie de pala que alisa cada capa cuando coloca una nueva, asegurando una superficie perfectamente plana antes de comenzar la siguiente capa. Poco más que decir de esta tecnología, que yo sepa no se utiliza mucho salvo aplicada en joyería.

 

6️⃣ Inyección de aglutinante (BJ)

• Nombre Técnico: ‘Binder Jetting’ o ‘Inyección de Aglutinante’
• Año de lanzamiento: 1994
• Creador: Ely Sachs y Mike Cima del M.I.T.
• Aplicaciones comunes y materiales: Se suele utlizar para aplicaciones como función en arena y la creación de piezas metálicas un poco bastas.
• Ventajas: Puede imprimir grandes tiradas en mucho espacio.
• Desventajas: Las propiedades mecánicas de las piezas no son demasiado buenas.
• Altura de capa mínima estándar: 0,01 [mm]

Este es un proceso que se parece al SLS, pero en vez de sinterizar polvo de material, un agente líquido (el adhesivo) es esparcido selectivamente sobre el polvo uniendo regiones del mismo. Estas gotas pueden tener un diámetro en torno a las 80 micras.  También se suelen llamarse impresoras 3D polyjet.

El resto es cómo te lo imaginas, la impresora 3D vuelve a depositar un lecho de polvo encima de la capa anterior y volvemos a repetir el proceso. Finalmente, cuando termina, se deja curar y se retira el polvo sobrante con aire comprimido.

Sus principales materiales son cerámica, metal, arena o plástico. Se puede imprimir a color agregando pigmentas al aglutinante (cian, magenta, amarillo, negro o blanco). Lo malo de este tipo de impresión es que no se obtienen piezas ni con un acabado estupendo ni con mucha resistencia, por lo que no se usa demasiado.

 

7️⃣ Sinterización directa por láser de metal (DMLS)

• Nombre Técnico: ‘Direct Metal Laser Sintering’ o ‘Sinterización directa por láser de metal’
• Año de lanzamiento: 1997.
• Creador: Carl Deckard en la Universidad de Texas.
• Aplicaciones comunes y materiales: Se utilizan para piezas metálicas de mucha precisión.
• Ventajas: Consigue acabados de mucho calidad en piezas de metal.
• Desventajas: Es bastante cara.
• Altura de capa mínima estándar: 0,01 [mm]

Es una fusión de metal directa que crea con precisión geometrías complejas que no sería posible hacer con otros métodos, por eso se usa en la industria aeroespacial y la optimización topológica. También se utilizan para procesos con componentes complejos de gas y aceite, piezas de altos hornos, o accesorios médicos de mucha precisión.

Estos objetos 3D también se crean capa por capa a través de una fusión por láser, el tema está en que las capas están en torno a los 10[micras]. Como en las demás, el material en polvo se distribuye por la plataforma de impresión y el programa de ordenador de la impresora 3D va fundiendo selectivamente el polvo de metal, creando una forma sólida capa a capa.

Sus principales ventajas como ya te imaginas es su excelente resolución y precisión, y por otro lado se puede detener y reiniciar de forma muy fácil (por si hubiera fallos) por lo que es muy versátil.

 

8️⃣ Fusión selectiva por láser (SLM)

• Nombre Técnico: ‘Selective Laser Melting’ o fusión selectiva por láser
• Año de lanzamiento: 1995.
• Creador: Fraunhofer Institute ILT.
• Aplicaciones comunes y materiales: Utilizada en piezas metálicas que necesiten una resistencia mecánica interna muy alta, sin porosidad.
• Ventajas: Sin soportes. Es como la SLS pero fundiendo material.
• Desventajas: Es más caro tenerla y está pensada para materiales metálicos densos.
• Altura de capa mínima estándar: 0,01 [mm]

Estas impresoras 3D SLM son como como las impresoras 3D SLS,  pero la diferencia es que este proceso si llega a fundir el material por completo. El sinterizado lo que hace es aplicar el suficiente calor como para unir las piezas del polvo de aleación a nivel molecular, pero no las llega a fundir.

Lo bueno es que en los procesos de sinterizado se puede llegar a controlar la porosidad de la pieza. pero cuando un material se funde completamente, lo que hace es pasar de un estado a otro, reorganizando su estructura molecular y haciéndose sólido, compacto, sin poros.

Esta tecnología se puede utilizar para el acero inoxidable, el cobalto, el cromo o el aluminio. Para resumir, digamos que se utilizaría para compuestos puros mientras que el SLS se utilizaría para polvos de aleación, por eso se suele utilizar en la industria aeroespacial para crear geometrías complejas que con un simple mecanizado no podríamos hacer como geometrías de paredes delgadas, canales ocultos o espacios con huecos.

 

9️⃣ Fusión por haz de electrones (EBM)

• Nombre Técnico: ‘Electronic Beam Melting’ o ‘Fusión por Haz de Electrones’
• Año de lanzamiento: Principio del siglo XXI.
• Creador: La empresa Arcam AB Inc.
• Aplicaciones comunes y materiales: Es una tecnología como la SLM, pero en vez de un láser usa un haz de electrones para materiales más complicados de trabajar.
• Ventajas: Puede imprimir materiales muy técnicos.
• Desventajas: Consume más que una SLM y se utiliza para materiales muy puntuales.
• Altura de capa mínima estándar: 0,01 [mm]

Es similar al SLM, ya que no usa el sinterizado sino la fusión del material. Su principal diferencia es que utiliza un haz de electrones controlado por ordenador en vez de un haz laser.

Se lleva a cabo con una alta presión al vacío y usando altas temperaturas que pueden alcanzar los 1000ºC para fundir el polvo metálico.

Los materiales que suelen usar son: titanio puro, Inconel718 e Inconel625 para fabricar piezas aeroespaciales e implantes de tipo cosméticos, pero al ser una tecnología lenta y cara sus posibilidades están muy limitadas. Aquí necesitas ser varios lobos de wall street.

 

🔟 Fabricación mediante laminado de objetos (LOM)

• Nombre Técnico: ‘Laminated Objetct Manufacturing’ o ‘Fabricación mediante Laminado de Objetos’
• Año de lanzamiento: 1995.
• Creador: Helisys Inc.
• Aplicaciones comunes y materiales: Se utiliza para maquetas de artistas.
• Ventajas: Es barato y rápido de fabricar.
• Desventajas: Posteriormente hay que mecanizarlo y es poco preciso.
• Altura de capa mínima estándar: Depende del material usado.

En este proceso, láminas de papel recubiertas de adhesivo, plástico o metal se funden mediante altas temperaturas y presiones y seguidamente se cortan con una cuchilla (o un láser) controlado por ordenador, después se lleva a cabo el proceso de mecanizado (fresado, perforación etc….)

La fabricación de la pieza es como en todas, a través de laminación. La capa de papel adhesivo o el material que se utilice se coloca en la capa a llevar a cabo, tras lo cual un rodillo caliente pasa por encima derritiendo los adhesivos o el propio material creando una unión compacta entre esa capa y la de abajo.

Es un proceso similar a la fabricación de las fibras de carbono. Después de terminar el objeto se le da un acabado de pintura o laca para proteger el objeto de la humedad o de algún oso rabioso que haya por tu ciudad (nunca se sabe, más vale prevenir que curar).

No es uno de los métodos más famosos, pero si uno de los más rápidos y baratos por el bajo coste de su materia prima, lo suelen utilizar artistas, arquitectos o desarrolladores de producto. Actualmente una de las pocas empresas que fabrican este tipo de impresoras es la compañía irlandesa Irish company Mcor Technologies Ltd.

Como ves no se parece a las otras.

 

🤨 Vistos los tipos de impresión 3D ¿Cuál cogemos?

Bien, te he preparado una tabla comparativa de las 10 impresoras 3D de las que hemos hablando.

Esto es para poder ver qué hace cada una y tengas una visión general de todo a la hora de elegir la tecnología de impresión que necesitas, tanto para ti como para tu empresa.

No importa para que la uses, solo que te sirva (y que me des una comisión si tu jefe te sube el sueldo).

Ahí la tienes.

Como ves la he dividido en varios puntos según los tipos de impresora:

• Denominación del tipo de impresora 3D
• ¿Qué tipo de tecnología usa cada impresora 3D?
• ¿Los modelos 3D necesitan soportes?
• ¿Imprime en metal en 3D?
• ¿Precio con respecto a otras tecnologías 3D?
• ¿Tiempo de impresión con respecto a otras?
• ¿Cuál es el grado de calidad de las piezas 3D con respecto a otras?
• ¿Cuál es el tamaño de este tipo de impresoras 3D con respecto a otras?
• ¿Ejemplos de impresoras 3D de este tipo?

 

💙 ¿Te ha gustado este post sobre los tipos de impresoras 3D?

Y con esto ya hemos acabado.

Este es un post un poco más teórico del que suele haber por aquí, pero necesario.

Seguramente el 99% de los que estáis por aquí acabéis comprando una FDM o SLA, y es normal, ¿tú tienes algún amigo rico? yo tampoco. Además, seguro que no se leen estos artículos.

Pues nada, espero haberte quitado la duda de los tipos de impresora 3D que existen.

Y ahora, a por una cerveza negra para retomar neuronas.

Xaooooooooooo.