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¿Cómo funciona una Impresora 3D?

¿Cómo funciona una impresora 3D?

Como dice el titulo de este blog: ¿Cómo funciona una Impresora 3D?, en los siguientes párrafos podrás encontrar todo lo necesario para resolver todas tus dudas aparte de aportar algunos consejos o «tips» que te hagan ver de forma lo mas realista posible este mundo de la impresión 3D.

¿Qué es una impresora 3D?

La función de una impresora 3D es llevar a cabo réplicas milimétricas de cualquier diseño 3D.

Prácticamente puedes realizar todo lo que imagines desde 0, son unas máquinas asombrosas.

¿A quién no le ha pasado que ha comprado un producto y se ha planteado que le falta algún accesorio para ser perfecto? Teniendo una impresora 3D haces el diseño de lo que necesitas, lo imprimes, lo añades a tu producto y ¡problema solucionado!

En definitiva, de una forma sencilla, puedes tener una idea en tu mente y diseñarla en 3D y, sin grandes costos, podrás tenerla en cuestión de minutos u horas.

De todas maneras, te dejo un enlace a Wikipedia por si necesitas una definición mas técnica y concreta.

Si además de esto te estás preguntando cómo funciona una impresora 3D, te lo explicamos más abajo de una manera muy sencilla.

Partes de una impresora 3D

Para entender como funciona una impresora 3D, es importante saber cuales son las partes que la componen.

Esto nos ayudará a comprender problemas futuros y saber si tenemos un termistor roto, una resistencia, etc.

Las partes que componen una impresora 3D son las siguientes:

  1. Chasis
  2. Rodamientos
  3. Usillos
  4. Barillas
  5. Fuente de alimentación 12v/24v
  6. Cama caliente (Hot Bed)
  7. Fusor (Hotend)
  8. Ventilador Electrónica, Hotend y capa
  9. Termistor Hotend
  10. Termistor Cama caliente (Hot Bed)
  11. Extrusor
  12. Motores Paso a Paso
  13. Drivers
  14. Finales de carrera
  15. Placa electrónica
  16. Pantalla de Bits o Lcd
  17. Sensor de filamento (Opcional)
  18. Sensor Autolevel (Opcional)

¿Cómo funciona una impresora 3D?

Para explicar como funciona una impresora 3D deberíamos empezar explicando que todo parte de un diseño 3D, es decir, de un diseño volumétrico.

¿Qué quiere decir volumétrico? pues básicamente que tiene una altura, anchura y profundidad.

Partiendo de esta base, en nuestra impresora 3D necesitaremos tener 3 ejes, los cuales son llamados X, Y y Z.

x= anchura, y= profundidad y z=altura, es una CNC con la única diferencia de que en vez de extraer material de un bloque de material, se va depositando sobre la superficie de impresión, capa a capa.

Dicho esto, lo principal para que la impresora 3D funcione es que tenga corriente, la cual adquirimos mediante la fuente de alimentación.

Fuente de alimentación para impresora 3D

Hay 2 tipos de voltajes para nuestras impresoras 3D, de 12V y 24V y multitud de amperajes y vatios.

El amperaje y los vatios son muy importantes ya que, de no ser suficientes, será instalar la impresora y quemarla en cuestión de horas o días.

Por otro lado, la fuente alimentará la placa y todos los componentes que controla y, en algunos casos, la cama de forma independiente.

Cama caliente (Hot Bed)

Otra parte importante a la hora de imprimir es la cama caliente (Hot Bed).

Es una base plana que se suele calentar a unos 60º para imprimir PLA, el material más utilizado en la impresión 3D, o 110º para imprimir ABS, un material un poco más complejo de imprimir.

Estas temperaturas permiten mantener pegada la pieza a la base y que nuestra pieza tenga una temperatura lo más uniforme posible, mejorando la adhesión entre capa y capa.

Encima de la base se puede poner un cristal o también un fleje de metal si la base de la impresora 3D es imantada.

Termistor cama caliente (Hot bed) y fusor (Hotend)

Los termistores son una parte fundamental de la impresora 3D.

Si te preguntas cuanta importancia tienen, te diré que son imprescindibles ya que, sin los termistores, la impresora jamás funcionará. De echo, son los que indican la temperatura que tienen en todo momento el fusor y la cama. Una vez que alcanzan la temperatura deseada para la impresión, paran de calentar.

Además, son un elemento de seguridad de la impresora puesto que, en el momento que se rompan o la temperatura oscile varios grados arriba o abajo, no permitirán que se inicie la impresión, o bien, la pararán directamente.

Por todo eso es muy importante tenerlos a punto y bien calibrados.

Fusor (Hotend)

El fusor es la parte bonita de la impresora 3D, es el que aporta el material fundido sobre la base capa a capa.

Existen varios tipos de fusores, pero los de la marca E3D en concreto los podríamos considerar el tope de gama.

Tranquil@, hay vida mas allá de el mundo premium en fusores y en el mercado hay muchas opciones BBB (bueno, bonito y barato) que funcionan correctamente, aunque jamás serán iguales a los originales.

También puedes optar por la opción sencilla, si se rompe o falla, compras los recambios originales de la marca de impresora 3D que tengas y listo.

Pero, ¿Cómo funciona un fusor? Pues sencillo, el fusor lleva un bloque calentador con una boquilla en una cara, una garganta o barrel en la otra y una resistencia junto con su termistor, cuando éste llega a la temperatura adecuada, un motor empuja el material.

Este sistema se llama extrusión y es el que se encarga de empujar el filamento hacia la boquilla, se funde y se extruye el material.

Los hay de 12v y 24v, con termistor encapsulado o normal, eso ya depende de las característica de tu impresora 3D.

Por último destacar que, en el fusor se usan dos ventiladores, uno para el propio hotend o fusor y, el restante, para enfriar las capas que se van depositando.

Extrusor

Otra parte en el funcionamiento de una impresora 3D es el extrusor, que es el encargado de empujar el filamento hacia el fusor.

Los hay de dos tipos, Directos o de tipo Bowden. El más habitual es el bowden, que es el que incorporan más de la mitad de máquinas tipo Ender 3, Tevo Tornado, etc.

Motor paso a paso

En este apartado vemos los motores que son los encargados de mover la impresora 3D, los ejes y empujar el filamento.

Normalmente una impresora 3D está compuesta por un mínimo de 4 motores si tiene un eje Z o 5 motores si dispone de doble eje Z.

También podría contar con un doble extrusor, en este caso la impresora tendrá 6 motores.

Los motores paso a paso más utilizados son los motores Nema 17, ya que son más que suficientes para mover nuestra impresora 3D.

Estos motores también serían los adecuados si, por ejemplo, quieres montar un láser en una CNC, pero no serían suficiente si se incorpora una fresa, pues no tendrían la fuerza necesaria.

Drivers

Los ejes de la impresora 3D funcionan gracias a los motores paso a paso que comentamos anteriormente. Estos motores se controlan a través de unos drivers, los cuales indican el número de pasos que deben moverse hacia un lado u otro.

En nuestra web disponemos de una página específica de drivers, en la que hablamos más en profundidad de los diferentes tipos y modelos que hay para nuestras impresoras 3D, por si necesitas información más concreta.

Finales de carrera

Los finales de carrera son los encargados de indicarle a la impresora 3D al iniciar cada impresión el origen, es decir, su punto 0, desde donde debe iniciar la impresión de la pieza.

Cierto es, que hay algunos drivers que por su avanzada tecnología nos evitan usar finales de carrera pero bueno, siempre está bien tenerlos ya que en caso de avería de un driver, tendremos esta opción para continuar con la impresión.

Pantallas de Bits o Lcd

Actualmente, la mayoría de personas eligen una opción más moderna o estética para su impresora 3D e instalan pantallas de LCD o LCD touchscreen, pero no hay que subestimar las pantallas de Bits.

Yo soy amante de las pantallas de Bits, con ellas las opciones son máximas. Las pantallas de LCD, al contrario, son más limitadas y, al elegirlas, dependes de que vayan actualizando el modelo de pantalla LCD que tengas instalada en tu impresora 3D.

Ventiladores

La refrigeración en cualquier electrónica o en componentes con temperatura es fundamental, de ahí que normalmente las impresoras 3D dispongan de 3.

Un ventilador para la placa electrónica, que es la encargada de controlar todas las partes anteriormente nombradas. Otro ventilador en el fusor y, el tercero y no menos importante, el ventilador de capa.

El ventilador de capa suele ser de turbina, es más ruidoso pero tiene un mejor flujo de aire hacia la punta de la boquilla.

Es muy importante que instales los ventiladores adecuados para el voltaje de tu impresora 3D, ya sea de 12v o de 24v, siempre comprar los correspondientes al voltaje de tu máquina.

Placa electrónica

Este tema es un bastante extenso y quizás pueda ser un poco lío, pero tranquil@, empezaremos hablando de que las placas electrónicas que hay actualmente son de 8 o de 32bits.

Independientemente de que existan estos dos tipos, en la actualidad y tras la evolución de las impresoras 3D, a día de hoy es imprescindible la placa de 32 bits.

Esta placa te permitirá poder instalar sensores de auto nivel o un detector de filamento.

A parte de soportar gran cantidad de información en el firmware y no estar limitado, nunca sabemos hasta donde va a evolucionar la impresión 3D, así que como mínimo, debemos estar preparados con la más actual.

La placa electrónica es la pieza que engloba todo, es la que hace que todo este proceso de impresión 3D se ejecute correctamente, paso a paso, sin ningún problema y de una forma ordenada.

La placa electrónica va cargada con un firmware, el más común es Marlín.

Algunas impresoras traen este firmware capado, como por ejemplo la Ender 3. Si te interesa tenemos un blog donde explicamos el método para poder modificar todo ese firmware a tu antojo, lo encontrarás AQUÍ.

En Marlín se puede modificar velocidades, configurar termistores, indicar si tienes un driver u otro, todo y, cuando digo todo, es todo! Podrás realizar cualquier mejora y configurarla para que tu impresora 3D quede 100% calibrada.

¿Qué se puede hacer con una impresora 3D?

Una vez hemos enumerado todas y cada una de las partes de una impresora 3D y explicado la importancia de cada una de ellas y cómo funcionan, vamos a ver qué se puede hacer con una impresora 3D.

Las impresoras 3D son utilizadas en varios sectores y por diferentes tipos de usuarios, ya sean amateur, estudiantes o profesionales.

A nivel amateur es muy usada por makers y personas con un hobby en concreto, por ejemplo, el fanático de volar drones, pues le permite realizar mejoras y reparaciones a un precio muy asequible, cabe recordar que el material es muy económico.

En el caso de los estudiantes, utilizan la impresora 3D para llevar a cabo proyectos a lo largo del curso, pueden desarrollar su imaginación y potenciar su creatividad realizando proyectos electrónicos, diseños arquitectónicos o mecánicos, realizando maquetas y piezas de engranajes, tornillos, tuercas, etc.

En el terreno profesional, la impresora 3D ha ganado mucha fuerza dentro de cualquier industria que funcione a base de diseños en 3D, pues les permite realizar prototipos de los productos que realizan, además les permite ahorrar una cantidad de esfuerzos, ya sean en el términos de tiempos de producción, pruebas de esfuerzo, costes de producción, etc.

Hasta aquí este blog, espero que te haya interesado saber como funciona una impresora 3D si lo desconocías y, de ser así, que te animes a entrar en el mundo de la impresión 3D.

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