El volumen de construcción en impresión 3D FDM

Actualmente podemos encontrar en el mercado impresoras 3D FDM con volúmenes de construcción muy variados. Desde impresoras con bases de 15 x 15 cm hasta bases de 50 x 50 cm. Existe la creencia general de que cuanto mayor es el volumen de construcción mejor. Esto se debe al razonamiento de que todo lo que se puede imprimir en una impresora pequeña se puede hacer en una grande, pero no al revés.

Aunque en un principio esto es correcto, y parece una impresora de gran volumen no tiene desventajas frente a una pequeña, si se analizan con más detalle los aspectos técnicos de cada una aparecerán ciertos compromisos importantes que pueden decantar la balanza en favor de las impresoras 3D FDM de pequeño volumen.

Imagen 1: Creality CR10 S5 con base de 50 cm. Fuente: Creality

En primer lugar es necesario analizar la base de fabricación. Las bases de pequeño tamaño presentan grados de planitud muy superiores a aquellas de mayor tamaño, debido a que su producción es más sencilla. Además para evitar deformaciones, a mayor tamaño de base, mayor debería ser el espesor de ésta, algo que no siempre se cumple. Esto provoca que mientras que el nivelado de una base de 20 x 20 cm es muy sencillo, en bases de 30 x 30 cm o de 40 x 40 cm es habitual que existan diferencias de altura importantes entre el centro y las equinas. Esto es especialmente destacable en bases de aluminio al calentarse, ya que mayores tamaños implica también mayores deformaciones.

Todo esto provoca que sea más complicado obtener una primera capa de impresión de calidad, algo fundamental para asegurar una adherencia adecuada con determinados materiales. Algunas impresoras profesionales de gran formato como las Raise3D Pro2 y la Pro2 Plus incluyen puntos de anclaje adicionales a los de las esquinas que permiten compensar estas deformaciones mejorando la planitud.

Imagen 2: Vista posterior de la base de construcción de una Raise3D Pro2. Fuente: Filament2Print

Sin embargo los problemas de las impresoras de gran formato frente a las pequeñas no se limita a una peor planitud de la base. Mayor tamaño de base implica también recorridos mayores del cabezal de impresión, lo que se traduce en correas y guías más largas. Una mayor longitud de las correas de transmisión lleva asociado también una pérdida de precisión en el posicionamiento, mientras que las guías o railes de mayor longitud son susceptibles de presentar deformaciones y defectos de linealidad.

Para compensar todo esto, las impresoras de mayor formato requerirían diseños específicos y componentes de mayor calidad y menores tolerancias de fabricación. Sin embargo esto no suele ser habitual, por lo que se podría decir que la precisión de una impresora 3D FDM disminuye en función de su tamaño.

Imagen 3: Impresora industrial de pequeño formato Zortrax M200 Plus. Fuente: Zortrax

Otra creencia extendida es que aunque las piezas producidas sean de pequeño tamaño, una impresora 3D con mayor base permitirá hacer más piezas cada vez. Esto es correcto, sin embargo presenta más inconvenientes que ventajas. Los tiempos de impresión en impresión 3D FDM son proporcionales al número de copias que se imprimen simultáneamente. Esto implica que la diferencia de tiempo entre hacer una fabricación de 10 piezas y hacer dos de 5 piezas es despreciable, incrementándose únicamente en el tiempo necesario para retirar las primeras piezas y lanzar la segunda fabricación. Sin embargo presenta un importante inconveniente: la probabilidad de fallo aumenta con la duración del trabajo. La probabilidad de fallo en una fabricación de 12 h siempre es mayor que en el caso de una de 6h. Además en el caso de requerir mayor producción, siempre es mejor solución adquirir dos impresoras de pequeño tamaño que trabajen en paralelo que una de gran formato, ya que los tiempos y las pérdidas en caso de fallo se reducen a la mitad.

A la hora de seleccionar una impresora 3D FDM no se debería usar el criterio de escoger la de mayor tamaño que entre dentro del presupuesto, sino la de menor tamaño que cumpla los requisitos más habituales de tamaño de pieza del usuario. Si el 95% de las piezas pueden ser fabricadas en una base de 20 x 20 cm, sería recomendable plantear la posibilidad de adquirir un equipo de pequeño tamaño y fabricar las piezas de mayor tamaño por partes para posteriormente ensamblarlas.