¿Qué diámetro de filamento es mejor: 1.75 mm o 3 mm?

El siguiente artículo trata de aclarar las diferencias entre los filamentos de diámetro 1.75 mm y 3 mm (se entiende por filamento de 3 mm el de ese mismo diámetro y el de 2.85 mm), que es una duda que suelen tener muchos de los usuarios de impresión 3D antes de adquirir una impresora 3D.

Muchas impresoras 3D profesionales e industriales (la mayoría utilizan un Sistema Bowden para reducir el momento de inercia, generado por el peso de los motores, en el eje del HotEnd y así tener más precisión de impresión) utilizan filamento de 3 mm de diámetro.

Una de las cosas por la que se utiliza 3 mm y no 1.75 mm en este tipo de máquinas, es porque el motor del extrusor tiene que trabajar mucho menos. A continuación explicamos el porqué:

Si se supone que en condiciones teóricas una impresora 3D con el piñón desplaza un filamento con un radio R=10 mm, al girar 10 vueltas con un filamento de 1.75 mm (por ejemplo PLA 1.75 mm) desplazaría 1511.29 mm³ de volumen de plástico. Para desplazar ese mismo volumen con un filamento de 3 mm (por ejemplo PLA 3 mm), el piñón del extrusor sólo necesitaría dar 3.4 vueltas.

Ahora hacemos las operaciones anteriores de forma inversa para obtener las vueltas que debe girar el mismo piñón del motor del extrusor con un filamento de 3 mm:

Esta reducción favorece a la hora de realizar impresiones 3D de larga duración, ya que con el filamento de 1.75 mm los motores pueden llegar a sobrecalentarse por los movimientos rápidos que necesita hacer para empujar y retraer el material, perder pasos y arruinar toda la pieza que estaba a ser impresa. Otra ventaja de tener menos avance de filamento es que el piñón marca menos cantidad de filamento a la hora de hacer las retracciones.

Imagen 1: Se aprecia la diferencia de longitud marcada por el motor del extrusor para extruir la misma cantidad de volumen para el filamento de 1.75 mm y 3 mm

A la hora de utilizar materiales flexibles (Filaflex o TPU) o frágiles (Lay-Woo3D) el filamento de 3 mm tiene la ventaja de ser más resistente a la flexión que el mismo filamento en 1.75 mm. Además, gracias a esa resistencia, el material permanece más tenso a la hora de embobinarlo, lo que ayuda a los fabricantes a conseguir bobinas con un alineado casi perfecto y libre de solapamientos.

En los inicios el filamento era de 3 mm por la facilidad de fabricarlo en esa medida con una tolerancia aceptable, pero a medida que la tecnología ha evolucionado, los grandes fabricantes de impresoras 3D han demandado el cambio a 2.85 mm (nº 4 pulgada) por ser una medida estándar en el mundo de la fabricación industrial, en la que existen herramientas de ese diámetro y muy precisas.

Este cambio también favorece a las impresoras 3D con Sistema Bowden, ya que estos sistemas utilizan tubos PTFE de 1/8" (3.175 mm) de diámetro interior, por lo que si se usa un filamento de 3 mm con una tolerancia ±0,05 (cuidado con los filamentos de baja calidad que pueden llegar a tener zonas de 3.2 mm) el material puede que se deslice muy justo por el tubo PTFE, provocando una alta fricción que provocará saltos en el extrusor o incluso un atasco total. Esto solo suele ocurrir con filamentos de baja calidad que no cumplen con la tolerancia que indica el fabricante.

Con el Sistema Directo el filamento se introduce en el HotEnd de forma inmediata y por tanto no ocurre ese problema, siendo indiferente la utilización de 2.85 mm o 3 mm. Esta medida de 3 mm también es favorable para utilizarla con diámetros de nozzle más grande de lo normal (0.8 mm, 1 mm, 1.2 mm o más) al poder tener un buen control de material entre la entrada y la salida de la boquilla. Como es evidente, con un nozzle de diámetro inferior al habitual (0.35 mm, 0.3 mm, 0.25 mm o menos) el utilizar un filamento de 3 mm es un inconveniente al estar obligado a utilizar una baja velocidad de extrusión, que puede dar como resultado restos de material en la pieza. En el caso anterior la mejor opción es utilizar filamento de 1.75 mm que en combinación con diámetros de nozzle pequeños es posible conseguir modelos muy pequeños y con mucho detalle.

Imagen 2: Sistema Bowden de Tumaker Voladora

Imagen 3: Sistema Directo de Mendel Max XL

Este diámetro de 1.75 mm, al presentar menos resistencia a la flexión, necesita menos presión para ser desplazado por el extrusor, lo que implica un diseño de extrusor más simple que para el filamento de 3 mm, unos componentes electrónicos más simples y poder ser utilizado en cualquier impresora 3D con cualquier tipo de extrusor sin mayor dificultad (no confundir con cualquier tipo de sistema de accionamiento).

Como conclusión final a este artículo y teniendo en cuenta que no se trata de un asunto trivial, podemos llegar a afirmar que el filamento de 1.75 nmm es más adecuado para un uso no profesional, con impresoras 3D de escritorio/desktop en las que no se suelen realizar impresiones 3D de muchas horas o días. Y por el contrario el filamento de 3 mm es más apropiado para impresoras 3D profesionales o industriales en las que se suelen realizar impresiones 3D de incluso días, con nozzles de grandes diámetros de salida.