Pausas en impresión 3D: insertos y cambios de color

Cuando un usuario de una impresora 3D FDM alcanza unos conocimientos medios, busca elevar la complejidad de sus piezas impresas, tanto a nivel de funcionalidad como de acabado. A continuación se comentan una serie de consejos para aumentar el rendimiento de una impresora 3D gracias a los paros programados y a los insertos metálicos.

Paro programado

El paro programado es una acción muy sencilla de realizar y que a muchos usuarios le asusta hacer. El primer paso para realizar un paro es saber exactamente a qué altura (en milímetros) se desea parar la impresión por el motivo que sea. Dependiendo del software de laminación que utilice el usuario puede encontrarlo de forma directa (X número de capa) o de forma indirecta (X mm). En esta última, se debe buscar el número de la capa donde se desea realizar el paro y multiplicarla por el espesor de cada capa para obtener la altura total en milímetros.

Una vez conocida la altura total, por ejemplo 14 mm, hay dos maneras de programar el paro: directamente en el GCode o en el software de laminación.

En los inicios de la impresión 3D se modificaba el GCode de una pieza para programar un paro a la altura deseada. Para esto el usuario debe buscar la altura de capa (Layer) y en la siguiente línea del código introducir el comando M600. Este comando es el cambio de filamento que trae predefinido las impresoras 3D que emplean Marlin o derivados.

Imagen 1: GCode con paro M600

En la actualidad existe otro método de realizar un paro de una forma mucho más sencilla. Softwares de laminación como Cura3D cuentan con un plugin para realizar distintos tipos de paros. Ya que de este modo es muy sencillo realizar esta acción, en los siguientes párrafos se explican los posibles tipos de paro.

Cambio de filamento

El paro por cambio de filamento es una acción ideal cuando se desean realizar piezas en varios colores con un sólo extrusor, aunque el usuario debe tener en cuenta a la hora de diseñar que esto sólo es válido para cambios de color a lo largo del eje Z y a diferentes alturas de capa. Para programar el cambio de filamento con el Cura3D hay que dirigirse a "Extensiones ->Postprocesamiento -> Modificar GCode" y seleccionar "Filament Change", donde se debe seleccionar la altura de capa, la longitud de retracción e introducción del filamento y la posición donde se desea mover el HotEnd durante el paro. Esta configuración se puede repetir cuantas veces el usuario desee.

Imagen 2: Cambio de filamento con Cura3D. Fuente: Cura3D

Paro a la altura deseada

Realizar un paro a una altura determinada es muy útil para introducir algún elemento dentro de la pieza que se está imprimiendo, como otras piezas impresas, imanes o tuercas. Incorporar tuercas en el interior de piezas impresas es una acción realmente interesante y productiva a la hora de fabricar piezas funcionales. Para esto se debe realizar el diseño teniendo en cuenta el tamaño de la tuerca (longitud entre caras en los dos ejes), la holgura necesaria del alojamiento y la posición de colocación de la propia tuerca. Si la posición de la tuerca deja espacios sin material, algo habitual cuando la tuerca no está colocada de forma paralela a la base de impresión, se recomienda imprimir una pieza para colocarla por encima de la propia tuerca, la cual consiga ocupar el espacio libre hasta la altura de capa que se ha realizado el paro. En la siguiente imagen se aprecia lo explicado anteriormente; la parte morada es la pieza base, la parte de color ocre es la tuerca y la parte azul es la pieza impresa para ocupar el hueco indeseado.

Imagen 3: Cómo introducir una tuerca en un plano inclinado. Fuente: Markforged

En Cura3D se programa este tipo de paro en el apartado: "Extensiones ->Postprocesamiento -> Modificar GCode y seleccionar "Pause at height". Tanto con este tipo de paro como con el "Change Filament", cuando la impresora 3D llega a la altura seleccionada, detiene la impresión hasta que el usuario la reanuda de nuevo accionando alguno de los botones de la pantalla.

Inserto metálico

Una alternativa a incorporar tuercas en el medio de una impresión es utilizar insertos metálicos. Independientemente del tipo de inserto, el usuario debe tener claro los dos factores clave de los insertos: la resistencia a la extracción y la resistencia al giro. La resistencia a la extracción es la oposición del inserto a salirse de su alojamiento cuando se aprieta el tornillo. Este un valor que se consigue incrementar al aumentar la longitud del inserto. La resistencia al giro es la oposición del inserto a girar sobre sí mismo en el momento de apretar el tornillo. En este caso la resistencia aumenta al incrementar el diámetro del agujero. Otro aspecto a tener en cuenta de forma genérica es el diámetro necesario para cada tipo y tamaño de inserto, siendo necesario consultar la ficha técnica del fabricante para obtener el diámetro de orificio recomendado.

Teniendo claro los puntos anteriores, en la impresión 3D es habitual emplear dos tipos de insertos: insertos roscados por calor e insertos roscados autorroscantes.

Insertos roscados por calor

Este tipo de insertos son utilizados con materiales termoplásticos, los cuales se funden a temperaturas bajas. El modo de empleo es muy sencillo y sólo requiere disponer de un soldador de calor u otra fuente de calor, que por contacto caliente el inserto. La geometría de estos componentes está ideada para que al fundirse el plástico de las paredes del agujero, se forme una unión resistente, que impida que se salga ni gire sobre sí mismo.

Imagen 4: Introducir inserto por calor. Fuente: Markforged

Este tipo de insertos son ideales para la mayoría de piezas y materiales empleados en la impresión 3D FDM.

Casquillos o insertos autorroscante tipo ensat

Ciertos materiales que se emplean en la impresión 3D SLS y de resina funden a temperaturas superiores o no se comportan de forma estable al calentarlos. En estos casos se recomienda emplear los insertos roscados autorroscantes (casquillo Ensat).

Este tipo de inserto permite la unión por tornillos con alta capacidad de carga y temperatura. Su forma cónica en el extremo inferior acompañada por una ranura de corte, crean la rosca de forma automática en el agujero. Para introducirlos solo se necesita un tornillo del diámetro interior del inserto y dos tuercas para hacer contratuerca.

Imagen 5: Sistema de contratuerca. Fuente: Norelem

Para estos dos tipos de insertos también existe alguna herramienta especial, recomendada para usuarios que realicen este tipo de procesos de forma habitual.

Conclusión

Siguiendo los consejos anteriormente citados, cualquier usuario de una impresora 3D puede aumentar su campo de aplicación gracias a aumentar la funcionalidad de sus piezas.