Impresoras abiertas, con cámara activa y con cámara pasiva

Todos los plásticos, al extruirse a alta temperatura, sufren una contracción durante el enfriamiento que puede estar entre el 0.3 % y el 4%. Esta contracción puede producir deformaciones, si el enfriamiento no es suave y homogéneo, dando lugar a problemas como el warping, la delaminación de capas o deformaciones dimensionales de la pieza.

Tabla 1. Porcentaje de contracción de varios plásticos empleados en impresión 3D FFF. Fuente: SpecialChem.com

Para evitar este problema, idealmente la temperatura en el entorno de la pieza debe ser ligeramente menor que la temperatura de transición vítrea del material (Tg) durante toda la impresión, y una vez finalizada esta se debe reducir lentamente hasta la temperatura ambiente.

Tabla 2: Tg y temperatura de impresión de varios filamentos. Fuente: Filament2print

Aquellos materiales que sufren bajos porcentajes de contracción (menos del 0.5%) no requieren calefactar el entorno de la pieza, ya que los efectos de contracción son prácticamente despreciables, por lo que se pueden imprimir perfectamente en impresoras 3D abiertas, incluso piezas grandes. Estos materiales son principalmente el PLA y la mayoría de filamentos de PETg (pero no otros copoliésteres como el PET o el CPE), así como sus derivados.

Es posible imprimir materiales con porcentajes de contracción mayores en impresoras abiertas, sin embargo esta posibilidad se limita a piezas de pequeño tamaño, por lo que con este tipo de materiales es recomendable emplear impresoras cerradas o con cámara calefactada activa.

Imagen 1: Impresora 3D abierta. Fuente: Prusa3D

Las impresoras abiertas están recomendadas principalmente para la impresión de PLA, PETg y filamentos flexibles.

Impresoras cerradas o con cámara calefactada pasiva

Las impresoras cerradas son aquellas cuyo área de impresión se encuentra completamente cerrada. Algunos fabricantes usan la denominación cámara calefactada pasiva, ya que tienden a acumular el calor generado por la plataforma de impresión.

La temperatura interior que pueden alcanzar estas impresoras varía en gran medida de una impresora a otra en función del material con el que estén hechas, su volumen, la temperatura de la plataforma de impresión, la calidad del aislamiento y la temperatura de la sala donde estén ubicadas. En general, las de mejor calidad son capaces de proporcionar temperaturas de entre 45 ºC y 65 ºC en el mejor de los casos.

Aunque estas temperaturas no son muy elevadas, se acercan a la Tg de materiales como el Nylon, el ABS o el ASA, facilitando su impresión y permitiendo producir piezas de mayor tamaño. Aunque este tipo de impresoras mejoran sustancialmente la impresión de este tipo de materiales, pueden fallar con piezas de gran volumen. Este tipo de impresoras se recomiendan para la impresión de piezas de tamaño pequeño y mediano en PETg, ABS, ASA, Nylon o HIPS.

Imagen 2: Impresora 3D con cámara calefactada pasiva. Fuente: Raise3D

En general, no es recomendable emplear PLA en este tipo de impresoras cuando se encuentran completamente cerradas, ya que el calor generado puede superar la Tg del filamento, provocando que este se reblandezca en el interior del hotend y provoque un atasco.

Impresoras cerradas con cámara calefactada activa

Se trata de aquellas impresoras 3D capaces de controlar la temperatura en el interior de la cámara. Suelen ser equipos más complejos y con coste superior a los anteriores. Se caracterizan por incorporar, además, hotends de alta temperatura (400 ºC - 500 ºC) y sistemas de refrigeración líquida.

Existen dos tipos: las de alta temperatura y las de baja temperatura.

Cámara calefactada de baja temperatura

Las impresoras con cámara calefactada activa de baja temperatura suelen permitir temperaturas máximas controladas de entre 80 ºC y 120 ºC. Se trata de impresoras orientadas a la producción de piezas de ASA, ABS, Nylon o PC de alta calidad y gran tamaño.

Imagen 3: Impresora 3D con cámara calefactada de baja temperatura. Fuente: 3ntr

Aunque este tipo de impresoras 3d se publicitan en ocasiones como compatibles con PEEK, no suelen ser compatibles con todos los tipos de PEEK, únicamente con algunos PEKK de baja temperatura, y siempre limitado a piezas de pequeño tamaño.

Este tipo de impresoras 3D son las ideales para producir piezas en ABS, ASA, Nylon y PC que requieran buena estabilidad dimensional y bajas deformaciones, por lo que son la mejor opción a la hora de producir piezas técnicas o componentes funcionales con estos materiales.

Cámara calefactada de alta temperatura

En general permiten controlar temperaturas en el rango de los 160 ºC - 180 ºC. Se trata de impresoras orientadas específicamente a la producción de piezas en PEEK, PEKK y PEI, por lo que no es habitual emplear otro tipo de materiales. Se trata de equipos con un coste elevado y que requieren personal especializado y formado para su uso.

Imagen 4: Impresora 3D con cámara calefactada de alta temperatura. Fuente Dynamical3D

A la hora de seleccionar un tipo de impresora, es muy importante determinar previamente qué tipo de piezas y qué materiales se emplearán.

En esta guía se tratan los conceptos de forma general y sin enfocarse en una marca o modelo concreto, aunque se puedan mencionar en algún momento. Pueden existir diferencias importantes en los procedimientos de calibración o ajuste entre diferentes marcas y modelos, por lo que se recomienda consultar el manual del fabricante antes de leer esta guía.