¿Sabe qué es la impresión 3D FDM? Lea nuestra completa guía para obtener una introducción y explicación de esta tecnología tan popular en la industria de la impresión 3D.
¿Qué es la impresión 3D FDM?
La tecnología FDM, o FFF, consiste en la creación de objetos mediante la estratificación de material fundido. FDM es la abreviatura de fused deposition modeling.
El funcionamiento de FDM puede parecer complicado. Sin embargo, la tecnología de impresión 3D es realmente sencilla.
Básicamente, piensa en ella como funciona una pistola de pegamento caliente. Desde un lado, se empuja un termoplástico o cualquier otro material. Cuando se empuja a través de la boquilla de la pistola, el material se funde por el calor y cuando sale, se solidifica sin perder sus propiedades.
Lo mismo ocurre con la tecnología FDM. Sin embargo, esta vez, en lugar de una pistola de pegamento termofusible, tenemos una impresora 3D. El termoplástico pasa por la boquilla caliente de la impresora 3D, se funde y se endurece inmediatamente.
El extrusor de la impresora y la mesa son accionados por motores paso a paso, dejando el plástico tras de sí, capa a capa. El plástico fundido extruido se va superponiendo, de abajo a arriba. A su vez, esto crea un modelo 3D.
¿Qué es MJM Technology?
La tecnología MJM puede considerarse como un FDM análogo. Sin embargo, en lugar de plástico fundido, MJM utiliza cera o fotopolímero. En el cabezal de impresión hay muchas boquillas pequeñas (de 96 a 448) por las que se introduce cera fundida o gotas de fotopolímero. Estos materiales se iluminan inmediatamente con una lámpara.
Material utilizado para hacer modelos impresos en 3D
En la impresión 3D FDM, el material utilizado para realizar los modelos es un hilo de plástico. Este hilo se conoce como filamento.
Existen diferentes tipos de filamentos en el mercado. Los filamentos están disponibles en 2 diámetros; 1,75mm y 2,85mm. Este último suele denominarse filamento de 3 mm.
Las impresoras 3D que utilizan filamento de 3mm son escasas. Las más famosas de estas impresoras son los modelos Ultimaker y sus clones. La mayoría de las impresoras 3D utilizan filamento de 1,75 para imprimir.
El primer material utilizado para la impresión 3D fue el filamento de soldadura con un diámetro de 3 mm. Por lo tanto, durante mucho tiempo, 3 mm fue el tamaño estándar de los filamentos de impresión 3D.
Antes de imprimir, se prepara un modelo 3D mediante un programa de corte. El slicer divide el modelo en capas y prepara los comandos para mover el cabezal de impresión. El modelo rebanado puede guardarse en diferentes formatos, pero el formato por defecto es GCode. Por lo tanto, en principio, la impresora es una máquina CNC.
Para saber más sobre los slicers, consulta las siguientes guías:
Historia de la impresión 3D FDM
El proceso de impresión 3D FDM fue inventado por S. Scott Crump, fundador de Stratasy, a finales de 1980. Crump recibió la patente en 1988. En 1990, Stratasys presentó su primera impresora 3D industrial con tecnología FDM.
Scott Crump es uno de los fundadores de Stratasys.
Las primeras impresoras 3D eran máquinas industriales bastante caras destinadas a las grandes empresas. Sin embargo, las cosas empezaron a cambiar en 2006 tras la fundación del proyecto RepRap (del inglés Replicating Rapid Prototyper – mecanismo autorreplicante para la creación rápida de prototipos).
La primera versión de la impresora 3D RepRap.
El objetivo del proyecto RepRap era crear una impresora 3D autocopiable.
Se utilizaron ejes como marco y guías y casi todas las piezas estaban conectadas con piezas impresas. El extrusor y la mesa eran accionados por motores paso a paso y el código fuente era de código abierto. Por supuesto, visualmente, la impresora 3D parecía un producto casero hecho con materiales de desecho. Sin embargo, lo más importante es que funcionaba. La impresora utilizó aproximadamente el 50% de las piezas impresas.
Como el término FDM fue patentado por Stratasys, los entusiastas de la impresión 3D y los colaboradores de RepRap acuñaron su propio término, FFF. Esto significa fabricación de filamento fundido. El significado es el mismo, pero ayuda a evitar problemas legales.
A medida que RepRap evolucionaba, los proyectos OpenSource comenzaron a evolucionar. El representante más destacado del movimiento OpenSource es MakerBot.
Además de desarrollar su impresora 3D, MakerBot está desarrollando activamente el sitio web Thingiverse. Thingiverse tiene un gran número de modelos gratuitos listos para imprimir en 3D.
Los fundadores de MakerBot Zach Smith y Bre Pettis con los prototipos finales de MakerBot Cupcake.
La Ultimaker debería ser señalada por separado. La idea de RepRap era que la impresora se reprodujera a sí misma. Sin embargo, Ultimaker eligió un camino diferente. Los fundadores diseñaron su impresora a partir de piezas de madera contrachapada cortadas con láser. Esta unidad resultó ser mucho más rápida y asequible que la fabricación de piezas impresas.
En 2013, se lanzó la primera Ultimaker Original. Se vendía como un kit que debía ser montado por el usuario.
Todos los dibujos y desarrollos se publicaron en Internet. Esto hizo posible que cualquier persona, desde cualquier lugar, que deseara comprar los componentes y la electrónica necesarios, encargara el corte de la carcasa y algunas unidades para montar su propia impresora.
Tras el montaje, era posible imprimir actualizaciones en la misma impresora y sustituir las piezas de madera contrachapada por otras de plástico.
Ultimaker desarrolló rápidamente una comunidad grande y amigable. Se han publicado en línea muchos modelos 3D gratuitos de varios nodos de Ultimaker Original. Hubo muchas actualizaciones; se eliminaron muchas “llagas” desagradables de la estructura.
Plywood Ultimaker Original
In addition to Ultimaker 3D printers, based on Replicator-G, a 3D printing slicer known as CURA was developed. Due to its versatility and affordability, CURA has become a favorite among 3D makers and is rated one of the best 3D slicers.
The video below covers in detail the history of FDM 3D printing.
Apart from Ultimaker printers, a bunch of ready-made profiles for other 3D printers have been set in Cura. It is also easy to set up CURA for a self-assembled printer.
Modern CURA
There were many more projects, large and small, that contributed to the emergence of 3D printing. However, it was the RepRap and OpenSource projects that made FDM 3D printing more affordable.
Over time, 3D printers as well as their consumables have become more affordable. Today, you will find 3D printers in all price ranges, including under $200, $300, $400, $500, $1000 and more.
There are, several differences between FDM and FFF technology. The main one is the presence of a heated chamber for more stable printing. FFF enthusiasts abandoned it in order to reduce the cost of manufacturing 3D printers. Later, some printers were shipped with a closed case. Together with the heated table, a passive heating chamber is obtained.
Pros and Cons of FDM 3D Printing
Advantages of FDM 3D Printing
1. Affordability
The biggest advantage of FDM printing is affordability. The cost of a home printer is comparable to that of a smartphone. Also, with a very limited budget, you can find OpenSource projects and build the printer yourself.
2. A wide variety of models
You can easily choose a printer for a specific task. For example, the Flashforge Adventurer 3, thanks to its closed case and lack of a heating table, will be an excellent gift for a child. Anycubic Mega is perfect for a person who loves upgrades and experiments. And Raise3D Pro2 Plus is suitable for production tasks.
3. Variety of materials for 3D printing
In addition to standard ABS and PLA, there is a wide variety of plastics that are used in FDM 3D printing. For example, we have decorative plastics infused with various materials.
Decorative plastics imitating copper and bronze.
There are also engineering plastics, which have improved physical and mechanical properties. These materials can be used for 3D printing prototyping to create functional products.
Example of 3D printed functional items
There are also special plastics made for specific tasks. For example, there is low ash burned or lost wax plastics.
Billet, cast according to the 3D model
Disadvantages of FDM 3D Printing
But there are also disadvantages.
1. Low accuracy compared to other printing technologies
The discrepancy with the 3D model is usually not more than 0.1 mm. The discrepancy value depends on the mechanics of the printer and characteristics of the material. For ordinary gears and household needs, this accuracy is quite enough. However, in some industries (for example, jewelry), the accuracy of the finished model should be higher.
2. Superficie estratificada
Es imposible conseguir una superficie perfectamente lisa en una impresora 3D FDM. Sin embargo, las capas del modelo pueden alisarse mediante el lijado, el relleno o el tratamiento con disolventes.
A la izquierda, un modelo impreso en una impresora 3D FDM, y a la derecha, el mismo modelo tras su procesamiento.
Aplicaciones de la impresión 3D FDM
Debido a la gran variedad de impresoras y materiales FDM disponibles, la impresión 3D tiene una gama muy amplia de aplicaciones. Entre ellas se encuentran:
Prototipos
La aplicación más popular de la impresión 3D es la creación de prototipos. La impresión FDM hizo mucho más rápida y fácil la creación de modelos y mecanismos de prueba.
Del modelo impreso en 3D al producto acabado
La impresión FDM permite crear rápidamente un prototipo de cualquier cosa y realizar ediciones rápidamente.
Medicina
En medicina, gracias a las impresoras 3D, se empezaron a crear ortesis cómodas y transpirables para arreglar fracturas.
Ortesis impresa en 3D
Las órtesis impresas pueden fijarse más rápidamente que la clásica escayola. Además, el proceso es menos laborioso y sucio.
La impresión 3D permite crear prótesis mecánicas de tracción sencilla. Esto es especialmente cierto para los niños. Al fin y al cabo, los niños crecen rápidamente y necesitan cambiar de prótesis con frecuencia. Gracias a la impresión FDM, el proceso de creación de una prótesis se ha abaratado y agilizado.
Prótesis de tracción pediátrica
Las prótesis son más ligeras y cómodas que las tradicionales.
Más información sobre la aplicación de la impresión 3D en medicina.
Industria cinematográfica
En la industria cinematográfica, la impresión FDM se utiliza para imprimir elementos de atrezzo y vestuario, máscaras, mecanismos y otros elementos.
Robot geisha de la película “Ghost in the Shell”
En ocasiones, la impresión 3D se utiliza para crear pequeños prototipos de modelos a escala reducida para calcular con mayor precisión las proporciones, ambientar las escenas, iluminar y renderizar posteriormente.
Aficiones
Las impresoras FDM han ayudado a simplificar la creación de modelos RC de barcos, coches de juguete, aviones y sus piezas de recambio.
Avión RU, impreso en una impresora 3D
Incluso han aparecido sitios con modelos de aviones y coches de radiocontrol adaptados a la impresión 3D.
A los cosplayers también les gusta la impresión 3D por la variedad de materiales y la producción más rápida y sencilla de máscaras, elementos funcionales y algunas partes de la armadura.
Cosplay de la película “Pacific Rim-2”
Antes, era un proceso largo y minucioso seleccionar el material, preparar los patrones, preparar cuidadosamente la superficie para la imprimación y la pintura. Con la impresión 3D FDM, se puede crear un modelo 3D del traje deseado, ajustarlo a la figura del cosplayer e imprimirlo. Se ha simplificado la producción de elementos complejos y móviles y de partes de mecanismos.
Vea las mejores impresoras 3D para trajes de cosplay.
Diseño
En el ámbito de los prototipos, las impresoras 3D han acelerado varias veces la creación de diseños complejos de edificios y paisajes. Antes, muchos elementos tenían que ser minuciosamente hechos a mano.
Disposición de los cuartos
Un modelo físico en 3D ayuda al cliente a ver completamente el futuro objeto, en comparación con lo que se puede ver en un entorno digital. Además, si es necesario, puede cambiar rápidamente el diseño.
Impresión de pequeños lotes
Si necesita un pequeño lote de artículos, por ejemplo, llaveros con el logotipo de una empresa, es más rápido y barato imprimirlo en una impresora 3D.
Pequeño lote de piezas de recambio
La realización de un modelo maestro con posterior fundición es un proceso laborioso y costoso. Si una pieza tiene una forma compleja con varios salientes y socavones, puede que no sea posible la fundición. Una impresora 3D puede hacer frente fácilmente a esta tarea.
Más información sobre la impresión 3D en lotes pequeños.
Educación
El uso de impresoras 3D en el proceso educativo permite a los estudiantes desarrollar el pensamiento imaginativo. Las impresoras también ayudan a que el proceso de aprendizaje sea más visual. Por ejemplo, es difícil notar los defectos de una pieza en papel. Sin embargo, cuando se crea una pieza de prueba, se pueden ver claramente todos los defectos.
Los niños montan una impresora 3D
En robótica, una impresora 3D permite crear rápidamente diversos mecanismos y robots sencillos.
Un niño monta un robot en un círculo de robótica
La impresión 3D se está haciendo popular para crear ayudas visuales. Por ejemplo, en el caso de los niños con problemas de visión o ciegos, éstos “ven” con sus manos. Gracias a los modelos impresos en 3D, pueden percibir mejor la información.
Vea las mejores impresoras 3D para institutos.
Para uso doméstico
En casa, una impresora 3D puede convertirse en algo más que un simple juguete. También puede ser una herramienta útil. Por ejemplo, puedes utilizarla para reparar electrodomésticos. En algunos electrodomésticos, los engranajes de plástico se borran o se rompen por la tensión. Sustituirlos puede ser fácil gracias a la impresión 3D.
Engranajes impresos y originales
También puede imprimir artículos de interior: soportes, jarrones, lámparas, cajas pequeñas. Sólo estará limitado por sus habilidades de modelado 3D y su imaginación.
Consulta las mejores impresoras 3D para uso doméstico.
Conclusión
La tecnología de impresión FDM es muy versátil, gracias a la gran variedad de impresoras 3D y materiales disponibles. Si desea iniciarse en esta tecnología, es importante elegir la impresora 3D adecuada.
Hoy en día, el FDM ya ha encontrado muchos ámbitos de aplicación. Año tras año, las impresoras 3D FDM son cada vez más rápidas y precisas. El software se actualiza constantemente para que el usuario novato pueda iniciarse fácilmente en la impresión.
También hay docenas de materiales utilizados para la impresión FDM 3D. Estos materiales ayudan a crear productos más precisos y duraderos.
