Una de las grandes dudas que surgen a los usuarios de impresión 3D es qué diferencias hay entre los distintos tipos de nozzles disponibles en el mercado, cuál utilizar en cada ocasión, y qué consejos de uso y mantenimiento se deben considerar. En este y dos artículos más, intentaremos explicar y responder a todos esos interrogantes que surgen sobre los nozzles o boquillas de los extrusores de las impresoras 3D FDM/FFF.
Clasificación de los nozzles de impresora 3D
A la hora de clasificar un nozzle tendremos en cuenta dos de las principales características: el material y el diámetro de salida.
Diámetro de salida
Dentro del diámetro existen una gran gama de medidas que van desde 0.20 mm (aunque ya existen algunos nozzles de 0.15 mm y 0.10 mm) hasta 1.2 mm.
Material
Nozzles de Latón: Es el material más utilizado para las boquillas de los extrusores, debido a que cuenta con una gran conductividad y estabilidad térmica, además de su facilidad de mecanizado y precio económico. Su inconveniente principal es el rápido desgaste ante materiales abrasivos que contienen fibras.
Imagen 1: Nozzle Latón E3D-Online. Fuente: E3D-Online
Nozzles de Acero endurecido: Para solucionar este problema de rápido desgaste de los nozzles de latón, aparecen los nozzles de acero endurecido, siendo hasta 10 veces más resistentes al desgaste y manteniendo las mismas cualidades. Como inconvenientes, estos nozzles presentan una menor transmisión de calor y, al contener plomo, no son recomendados para realizar piezas que estén en contacto con la piel ni con alimentos.
Imagen 2: Nozzle Acero Endurecido E3D-Online. Fuente: E3D-Online
Nozzles de Acero inoxidable: Este material presenta una dureza superior al latón y tiene la ventaja de que no contiene plomo, material no permitido para la fabricación de piezas que estén en contacto con la piel o alimentos. Por esto, los nozzles de acero inoxidable son los indicados para realizar impresiones 3D con filamentos aprobados para esas aplicaciones para que así las piezas finales no pierdan la aprobación por la normativa FDA.
Imagen 3: Nozzle Acero Inoxidable E3D-Online. Fuente: E3D-Online
Nozzles Ruby: El Olsson Ruby es un nozzle especial, fabricado a partir de un nozzle de latón con una punta incrustada de rubí. Esta combinación es la ideal para tener una temperatura estable, una durabilidad casi infinita y una precisión de impresión inigualable.
Imagen 4: Nozzle Olsson Ruby. Fuente: Olsson Ruby
Recomendaciones para seleccionar tu nozzle de impresora 3D
Una vez presentados los tipos de diámetro de salida y materiales de los nozzles, nuestra recomendación es que, cada usuario seleccione su nozzle en función de sus necesidades, considerando las siguientes pautas:
- Si se utilizan materiales convencionales, como PLA o ABS y piezas de tamaño intermedio lo ideal es utilizar un Nozzle de Latón 0.40 mm. Si se desea fabricar piezas de tamaño pequeño y con mucho detalle recomendamos un Nozzle de Latón 0.25 mm y para el caso contrario, para piezas de gran tamaño un Nozzle de Latón 0.8 mm.
- Si se utilizan materiales abrasivos que contengan fibras, como PLA Fibra de carbono se debería utilizar un Nozzle de Acero endurecido de 0.50 mm, nunca de menor diámetro para evitar atascos en el extrusor. Si se realizan impresiones 3D largas con materiales muy abrasivos, el nozzle recomendado es el Olsson Ruby.
- Si se utilizan materiales aprobados para el contacto con la piel y los alimentos, la única boquilla compatible para mantener esta cualidad es un Nozzle de Acero Inoxidable de 0.40 mm. Para piezas de tamaño pequeño y con mucho detalle recomendamos un Nozzle de Acero Inoxidable de 0.25 mm y para el caso contrario, para piezas de gran tamaño un Nozzle de Acero Inoxidable de 0.8 mm.
| Materiales convencionales | Materiales abrasivos | Materiales FDA | |
|---|---|---|---|
| Tipo de nozzle | Latón | Acero endurecido Olsson Ruby |
Acero inoxidable |
| Diámetro (mm) | 0.25 - 0.40 - 0.80 | 0.50 - 0.80 | 0.25 - 0.40 - 0.80 |
Tabla 1: Diámetro de nozzle recomendado
Una vez aclarados los tipos de nozzles, se debe tener en cuenta a un parámetro muy importante de la configuración de la impresión 3D que se ve afectado por este componente, como es la altura de capa. Este parámetro es clave para conseguir la combinación correcta entre acabado y duración de la impresión 3D.
Para comenzar, debemos saber que el valor máximo recomendado para la altura de capa es el 80 % del diámetro de salida del nozzle que se utilice. Cuanto menor sea la altura de capa, mejor será el acabado superficial pero mayor la duración de la impresión y viceversa. En la siguiente tabla mostramos los valores de la altura de capa recomendados y máximos para cada diámetro de salida de nozzle.
| Diámetro salida nozzle | Altura capa máx. recomendada |
|---|---|
| 0.25 mm | 0.2 mm |
| 0.4 mm | 0.32 mm |
| 0.6 mm | 0.48 mm |
| 0.8 mm | 0.64 mm |
| 1 mm | 0.8 mm |
| 1.2 mm | 0.96 mm |
Tabla 2: Altura de capa máxima recomendada
Para que este parámetro sea 100 % eficaz la nivelación y calibración de la base respecto del nozzle debe ser exacta. Podéis visitar nuestro artículo "Nivelación y calibración de la base de la impresora 3D" para ver cómo se realiza ese proceso.
En los dos siguientes artículos continuaremos con la temática de los nozzles, explicando cuándo se debe cambiar el nozzle y cómo evitar y solucionar los atascos en él.
No dudes en dejar tus recomendaciones o consultas en los comentarios.
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Todo sobre nozzles de impresoras 3D (II): Cuándo cambiar el nozzle
Todo sobre nozzles de impresoras 3D (III): Atascos en el nozzle
Muy buena información.... excelente página...
Muchas gracias ;), intentamos dar la mayor y mejor información en cada artículo!!!
Muy buena info, falta un nozzle el de titanio.
Efectivamente Antoni ,existen nozzles de titanio y también de tungsteno, pero son para aplicaciones muy específicas. Muchas gracias por tu apoyo y por comentar.
Nozzles are used by most of the welding industries. Nozzles are classified into a different category based on their size and shape. Nozzles are basically a material that is made from a variety of metals i.e. Brass, Stainless Steel, Hardened Steel, Specialty materials like tungsten and ruby, etc.
Buena información...cada vez aprendiendo más sobre este fascinante tema....muchas gracias, valioso el aporte.
Excelente página y foro! Estoy haciendo pruebas con nozzle de diferente diámetro. Me gustaría dieran un poco más recomendaciones en diferentes tamaño de nozzle, como: - Velocidad Recomendada - Flujo - Temperaturas Muchas gracias !
Hola David, Este artículo puede ayudarte a resolver algunas dudas sobre esos temas que comentas: "Dudas habituales sobre temperatura y velocidad de impresión de PLA y ABS".
Muy bueno el artículo solo tengo una pregunta, cambie la boquilla de mi impresora a acero inoxidable (.6) en una ender 3, y tengo una altura de capa de .3, las primeras 3 o 4 capas me las hace perfectas pero despues no se pegan, y se hace una bola de filamento después, quiero saber a que se debe... Y si debo cambiarla a una punta de laton de nuevo, imprimo a 45mm/s y la temperatura me lo hizo con 225,215,200 °C
Hola Nate,
No entendemos exactamente la problemática. De todos modos revisa que la configuración que tienes de impresión sea igual para las primeras capas que para el resto de impresión, ya que normalmente en el slicing se suelen emplear distinas configuraciones para las primeras capas.
Excelente artículo, aunque tengo una duda. Tengo entendido que incluso algunas boquillas de latón poseen plomo Poseo una ENDER 3 Pro ¿Las boquillas son de latón (doradas), tienen este inconveniente de tener plomo?
No podemos asesorarle en esta duda ya que no conocemos las boquillas que tienen las impresoras que menciona. Un saludo
Lead. Take a sample of soil from anywhere in North America and there will be detectable levels of lead present. The State of California passed laws basically making garden dirt a toxic carcinogen. The simple presence of lead in some piece of metal means next to nothing, unless that metal item is eroding into the pieces being made. Suppose a brass nozzle (most alloys of brass have some detectable lead, where most alloys of steel do not!) with 0.001gram of lead is being used...how much brass would have to be worn away to end up as a dangerous concentration in a single printed part? A lot! The damage to the nozzle would be significant after one print... Stainless steel, with the various alloys, is a different medical problem! Iron, nickle, chromium and manganese are used to make stainless; medical implants cannot use nickle in ANY concentration! Is there a nickle-free stainless nozzle out there? Ask folks who have worked repairing medical equipment; the list of incompatible materials is long, and includes 'free machining brass'...up to 3% lead by weight! I like the dept of the article, but Cali-fornication of facts distorted a few things. Me? Associates degree, biomedical equipment repair. 4+ years at major Hospital fixing everything between the wall-plates and the patient.
Hello Greg, Thank you very much for your comment, at filament2print we love that you delve into the issues we are dealing with and that you contribute discussion that will make us all learn. I would like to provide a little more information and another point of view on why steel and not brass nozzles should be used in medical printing. The main problem does not stem from the metal alloys (at least not directly), but from wear and tear and derived by-products. First of all, it should be pointed out that the toxicity mechanisms of lead and nickel are very different. The problem with lead is the bioaccumulation that produces serious poisoning that must be treated with chelating agents, while the main problem with nickel in implants is its ionic release that produces a phenomenon known as metallosis (it is not exclusive to nickel, it can also be caused by chromium, cobalt, molybdenum and even titanium ions) and that causes the revision of the prosthesis or implant. In the case of lead, as you comment, the amount released is so low that it is highly unlikely that it can cause severe toxicity. And you are also correct that practically all steels contain considerable percentages of nickel, even surgical steels. I am not aware of the current state of US legislation, but in Europe as far as I know, the use of nickel-alloyed steels is authorized in implants (not in the case of components subjected to continuous wear such as acetabular components of hip replacement). But, if lead from nozzles is not a problem and nickel can be, why is it more advisable to use steel? The reason has to do with how the body reacts to the products derived from the wear of the nozzle. I will try to explain it with an example: Suppose we want to make an implant in 3D printing using a biocompatible and biodegradable plastic. We print one implant with a brass nozzle and another with a stainless steel one. We assume that both will contain micro and nano particles derived from the wear of the nozzle, however in the case of brass the quantity will be several orders of magnitude higher. We implant both and they begin to biointegrate and biodegrade. During this process the metallic particles begin to be released (in higher concentration in the case of brass). Once exposed, brass particles quickly oxidize releasing ions, while stainless steel particles remain inert. And this is where the problem comes, the appearance of concentrations of metal ions in the environment of the implant (brass nozzle) can trigger an immune reaction that causes the rejection of the implant, while the stainless steel microparticles will have a bio-inert behavior (the probability that they erode or degrade to the point of releasing nickel ions is very low, and even in this case the amount of ions released would be negligible), so they will generally be eliminated by macrophages or precipitate and the organism will form a fibrotic capsule around it, so the chances of implant rejection will be very low.
La rosca de los Nozzles son todas iguales o segun la marca de la impresora/hotend cambian? Muchas Gracias
Hola, Lucas. La rosca de los nozzles varía tanto en el paso como en la longitud de rosca. Existen distintos tipos como el nozzle V6, el nozzle MK8 o el nozzle MK10 entre otros. Cada impresora 3D será compatible con un tipo de nozzles. Un saludo!