¿Cómo funciona una impresora 3D? Del modelo a la pieza terminada

Una impresora 3D construye las secciones de un modelo digital, una tras otra, hasta formar un objeto físico. Imagina una bandeja poco profunda para los tornillos que quitas al hacer una reparación. Cerca del fondo, un corte horizontal es un rectángulo lleno. Por encima del fondo, ese corte tiene forma de marco rectangular. Al apilar esas formas obtienes una bandeja abierta por arriba.

Un programa llamado laminador, o slicer, calcula las capas para la impresora 3D. La forma de crearlas depende de la tecnología: una máquina de filamento traza líneas de plástico reblandecido; una de resina LCD utiliza un patrón de luz para endurecer la forma de cada capa.

1. Empieza por la forma que quieres imprimir

Puedes diseñar la bandeja en CAD, descargar un diseño o partir de un escaneado 3D. Para una bandeja rectangular sencilla, dibujarla con las medidas que necesitas suele ser más fácil que escanear una real. El archivo debe describir una forma tridimensional, incluido el hueco para los tornillos.

Abre el modelo en un laminador compatible con tu máquina y comprueba las medidas. Si una bandeja que debería tener el tamaño de la palma parece un sello sobre la plataforma virtual, corrige la escala. Gira también el modelo: desde arriba, un bloque macizo y una bandeja abierta pueden tener el mismo contorno. Mirar el interior ayuda a detectar un hueco que falta.

2. Lamina el modelo y revisa varias capas

Elige el perfil de la máquina y del material y coloca el modelo sobre la plataforma virtual. En este ejemplo de filamento, apoya la bandeja en plano, con la abertura hacia arriba. Lamina y recorre la vista previa capa a capa. Abajo deberían aparecer trayectorias que cubren el fondo; más arriba, solo las paredes. Si la vista previa rellena el hueco hasta el borde, revisa el modelo antes de imprimir.

El modelo describe el objeto. El archivo laminado describe cómo lo fabricará una máquina concreta. Un STL puede describir la superficie de la bandeja, por ejemplo. Un laminador para filamento suele generar G-code con instrucciones de movimiento y extrusión. Una impresora de resina puede usar un archivo con imágenes de las capas y ajustes de exposición. ELEGOO Mars 4 es un ejemplo de máquina que admite el formato GOO. Si cambias de máquina, vuelve al modelo y lamínalo con el perfil adecuado.

3. Prepara la máquina y el material

En una máquina de filamento, la bobina alimenta el extrusor, que empuja el material hacia la boquilla caliente. Comprueba que el material seleccionado coincida con la bobina y que la plataforma esté colocada y preparada según el manual. Una primera capa estable sirve de base a las paredes. Si las primeras líneas se despegan, consulta la guía de calibración de la impresora antes de imprimir la bandeja completa.

Para imprimir con resina LCD, la máquina utiliza una cuba de fotopolímero líquido y una plataforma. Elige una resina compatible y su perfil recomendado. Prepara la zona de manipulación y limpieza antes de abrir la botella, siguiendo la ficha de datos de seguridad de la resina y el manual de la máquina.

4. Observa cómo se forma una capa

Con filamento, sigue la boquilla

Una impresora 3D FDM empuja plástico caliente a través de una boquilla, formando cordones estrechos. En una capa del fondo de la bandeja, la boquilla recorre el perímetro y deposita líneas contiguas sobre la base. Cada cordón se une al material de al lado o de debajo mientras se enfría. Una vez terminado el fondo, la boquilla sigue los recorridos más estrechos de las paredes y deja el centro libre. La máquina cambia la posición vertical relativa entre boquilla y pieza para crear la capa siguiente.

Con resina LCD, sigue la luz

Una impresora 3D LCD crea una capa exponiendo a la vez zonas seleccionadas de resina líquida. En una máquina típica con iluminación desde abajo, la plataforma empieza cerca de la película transparente de la cuba y deja un pequeño espacio para la resina. La fuente de luz está bajo la cuba. La pantalla LCD actúa como máscara y deja pasar la luz con el patrón de esa capa. La resina expuesta se endurece y se adhiere a la plataforma en la primera exposición y a la pieza en las siguientes. La capa curada se separa de la película, entra resina nueva en el hueco y comienza otra exposición.

La bandeja sigue necesitando fondo, paredes y un hueco vacío. Lo que cambia es la orientación y los soportes que requiere la máquina. Un archivo FDM preparado con la bandeja plana no le indica a una impresora de resina dónde exponer una capa ni cómo sostener la pieza.

¿Y las impresoras de polvo?

En un sistema SLS para polímeros, se extiende una capa de polvo y un láser fusiona la sección seleccionada. El polvo suelto que rodea la pieza la sostiene durante la fabricación. Es una tercera forma de crear capas a partir de un diseño digital. Para conocer materiales y aplicaciones, consulta nuestra introducción a la impresión 3D.

5. Retira la pieza y comprueba el resultado

Para la bandeja de filamento, deja enfriar la plataforma y la pieza como se indique y retírala con el procedimiento adecuado para esa superficie. Quita los soportes temporales. Apóyala en una superficie plana, comprueba si cojea y pruébala donde vas a usarla. Esas comprobaciones te dicen más sobre la siguiente versión que el mensaje de impresión terminada.

Una pieza de resina suele salir de la máquina con resina sin curar en la superficie. Sigue las indicaciones del fabricante para lavar, secar y poscurar, incluidos el líquido de lavado y los ajustes de curado. El momento de retirar los soportes también depende del material y la geometría. Como ejemplo visual, el tutorial ELEGOO de primera impresión con resina empieza a tratar el posprocesado hacia el minuto 3:25.

Dudas que surgen al ver una impresión en marcha

¿Por qué veo líneas en las superficies curvas?

Una curva se aproxima mediante pequeños escalones, especialmente visibles en superficies de poca pendiente. Reducir la altura de capa puede suavizar ese efecto, pero aumenta el número de capas. Revisa la vista previa y el tiempo estimado para la pieza y el perfil que vas a utilizar.

¿En qué se diferencian el relleno y los soportes?

En una pieza de filamento, el relleno, o infill, es una estructura entre las paredes exteriores que permanece en la pieza. Los soportes sostienen ciertas zonas durante la fabricación y normalmente se retiran después. El hueco para los tornillos de la bandeja forma parte del diseño. Aumentar el relleno modifica el interior de las secciones sólidas, no ocupa ese hueco.

¿Cuánto tarda en imprimirse?

Para la bandeja de filamento, empieza por la estimación del laminador con el perfil de tu máquina y material. Una bandeja de 15 mm de altura con capas uniformes de 0,2 mm tiene 75 capas. El fondo macizo y las capas de paredes requieren recorridos distintos, por lo que el programa calcula el tiempo a partir de las trayectorias y velocidades. La anchura, los soportes y el perfil pueden cambiar el total aunque el número de capas sea el mismo.

Como ejemplo LCD de resina, supongamos que el modelo, incluidos los soportes, mide 30 mm de alto y utiliza capas de 0,05 mm: son 600 capas. Si un ciclo completo tarda de media 10 segundos, incluidas exposición, separación y pausas, los ciclos suman unos 100 minutos, es decir, 1 hora y 40 minutos. Es un cálculo con un tiempo de ciclo supuesto. Utiliza los ajustes reales de tu máquina y ten en cuenta los ciclos más largos de las capas iniciales. Varios modelos de la misma altura pueden compartir la exposición de cada capa si caben en la plataforma; duplicar la cantidad puede añadir poco tiempo de impresión. Cuenta aparte la preparación, el lavado, el secado y el poscurado.