¿Es rápida la impresión 3D?

Una de las primeras preguntas que nos hacemos cuando entramos en el mundo de la impresión 3D es «¿Qué tan rápido puedo imprimir «XYZ»?» La respuesta puede variar entre unos pocos minutos y más de 24 horas, lo cual obviamente no es la declaración más útil que hayas escuchado en tu vida. Sin embargo, puedo agregar información a esta respuesta mediocre, insatisfactoria y probablemente pedante.

El tiempo que le toma a una impresora normal de escritorio (de aficionado) terminar un modelo depende principalmente de la velocidad del extrusor, la altura de la capa, el ancho de la línea, el porcentaje de relleno y la necesidad (o no) de soportes. No hace falta decir que el determinante más importante es el volumen total del objeto que queremos imprimir.

Si todo lo que quieres es una respuesta clara y específica, el tiempo que toma imprimir un Benchy de 13 gramos y 15,5cm3 es de aproximadamente 60 minutos, utilizando la configuración de una impresora promedio.

Adelante: un Benchy normal de 15,5 cm3
Atrás: un Benchy enorme impreso como una forma de probar nuevos modos de desperdiciar filamentos costosos

El Benchy es el barco favorito impreso por los aficionados para comparar la calidad de las impresoras. No soy la excepción, así que lo usaré también como ejemplo en el resto de este artículo.

Ahora que ya sabes qué decirles a tus amigos cuando te pregunten cuánto tiempo lleva imprimir un pequeño bote aleatorio e inútil, ¡técnicamente podríamos dejar de escribir/leer este artículo y seguir con nuestras vidas!

En el caso poco probable de que decidas quedarte y seguir leyendo, intentaré hacer que valga la pena y darte algunas cosas más para que les cuentes. ¡Permítenos asegurarnos de que los dejes sin palabras (o completamente aburridos)!

Índice

Principales determinantes de la velocidad de impresión 3D

Hablaremos con más detalle sobre cada una de las principales causas de la duración de de la impresión, y si deseas probar el impacto de cada uno de ellos, puedes descargar un cortador (como Ultimaker Cura). Al cambiar cada parámetro y laminar, el software generará una duración de impresión estimada. Para hacer esto ni siquiera se necesita una impresora 3D.

De hecho, ¡construyamos una tabla con diferentes duraciones de impresión de nuestro amigable Benchy bajo distintas velocidades de impresión y alturas de capa! Como punto de partida, usaré la configuración de perfil de calidad baja:

Duración de la impresión del Benchy (en minutos)

*Layer Height: Altura de las capas

*Printing Speed: Velocidad de impresión

Como se puede ver, la configuración juega un papel muy importante a la hora de determinar el tiempo de impresión. En nuestro ejemplo, podemos esperar obtener un Benchy en solo 37 minutos o en casi tres horas. También vale la pena señalar que el escenario de impresión más rápido que consideramos debería producir un Benchy de apariencia aceptable.

Puedes hacer lo mismo descargando Benchy de Thingiverse.

Velocidad de movimiento del extrusor

Por razones obvias, la velocidad del movimiento del extrusor es uno de los principales factores que determina el tiempo total que le tomará a nuestra impresora producir la pieza de plástico deseada. Tiene una relación lineal con la velocidad de la impresora, lo cual significa que si duplicamos la velocidad del movimiento, reduciremos aproximadamente a la mitad nuestro tiempo de impresión.

Sin embargo, nada es gratis en la vida. No podemos aumentar la velocidad de impresión ad infinitum y esperar que nuestro pequeño barco siga siendo tan hermoso como siempre. Dependiendo de la impresora, podemos esperar obtener buenos resultados configurando el movimiento a 50 mm/s. Algunas impresoras FDM de alta gama pueden imprimir a 150 mm por segundo sin que disminuya demasiado la calidad de impresión.

Si quieres descubrir la velocidad máxima perfecta para tu impresora, ya tienes un motivo para empezar a imprimir tus propios barcos Benchy. Comienza a 35 mm/s, y si tienes éxito, aumenta la siguiente impresión por 5 o 10 milímetros por segundo hasta encontrar el punto ideal.

Si eliges forzar tu impresora a moverse como Usain Bolt, no explotará, pero debes estar dispuesto a ver algo de ghosting/ringing, subextrusión, adhesión débil de capas y mala calidad en general, ya que aumentar la velocidad viene con sus inevitables inconvenientes.

Altura de las capas

Otra característica que tiene una relación más o menos lineal con el tiempo de impresión es la altura de las capas. Duplicar la altura de las capas de 0,1 mm a 0,2 mm reducirá el tiempo que pases observando la impresora en un 50%.

* Consejo no muy profesional: en lugar de solo observar cómo se materializa tu impresión, también puedes salir a observar el césped (también cambia su tamaño, aunque mucho más lento)

A la derecha: Nuestro siempre agradable Benchy con una capa de 0,1 mm de altura
A la izquierda: Otro Benchy, no tan afortunado como el primero. Impreso con capas de una altura casi ilegal.

Para el tamaño estándar de boquilla de 0,4 mm, una impresora 3D bien calibrada debería poder imprimir capas a una altura de 0,05 mm. Los resultados al lograr esto pueden ser increíblemente gratificantes. Una capa de corta altura es especialmente adecuada para aficionados interesados en imprimir miniaturas pequeñas y detalladas.

Si deseas llevar la calidad de los detalles de impresión un paso más allá, considera cambiar tu boquilla de 0.4mm por una de 0,25 mm. Este cambio rápido y barato puede producir resultados increíbles.

Por otra parte, si tienes la paciencia de un niño de cinco años (o la mía), puedes configurar la altura de las capas hasta 0,32 mm con la misma boquilla y completar tus impresiones en poco tiempo.

Porcentaje de relleno

Habitualmente recomiendo añadir relleno a la mayoría de nuestras impresiones para hacerlas más resistentes. Por supuesto, como es el caso con la mayoría de las configuraciones de impresión, el porcentaje de relleno también tiene potenciales inconvenientes: requiere más filamento y tarda más en imprimirse. Esto es especialmente cierto con los modelos que tienen mucho volumen interior.

En la siguiente imagen, muestro cómo se ven los distintos porcentajes de relleno. A medida que pase el tiempo y adquieras más experiencia en la impresión y en el ajuste de las configuraciones, concluirás que un relleno del 12% al 20% es suficiente para obtener una impresión sólida y resistente sin agregar mucho tiempo de impresión al trabajo.

A la izquierda: impresión con aproximadamente 12% de relleno
En el medio: impresión con un 30% de relleno
A la derecha: un intento de imprimir un digno oponente para luchar contra un Nokia 1100

Deberías mantenerte dentro del rango de relleno de 0% a 60%. Los porcentajes por encima de ese umbral tienden a tener poca o ninguna ganancia de fuerza, a expensas de tiempos obscenos de impresión. Como estimado, el rango del 0% al 20% es adecuado para piezas no funcionales, mientras que en el rango del 20% al 40% se encontrarán la mayoría de las impresiones de uso liviano a pesado. Hay raras excepciones que requieren un relleno del 60%, así que evita esta magnitud a menos que claramente creas que es necesario.

Si deseas ver una impresión que claramente falló debido a (entre otras razones) un relleno débil, observa el enorme Benchy de la primera fotografía que tomé.

Soportes de impresión

Debido a la forma en que funciona el modelado por deposición fundida (FDM), existe un ángulo máximo en el que se puede imprimir un modelo antes de que la impresión comience a fallar. Esto se debe a que cada nueva capa de filamento se deposita sobre la capa anterior, por lo que es un requisito tener algo debajo para construir. Como regla de oro, recomiendo no imprimir objetos con ángulos mayores a 45° sin agregar soportes.

A modo de referencia, a continuación se encuentra una popular representación de una prueba de referentes de ángulos:

Además de mostrar la «prueba de salientes», también recomiendo imprimirla para determinar en qué ángulo empieza a fallar tu impresora (descargar aquí). También vale la pena considerar que siempre hay espacio para mejorar algunos grados sin agregar soportes.

Un especialista también podrá establecer el posicionamiento más eficiente de un modelo dentro del software de corte. La mayoría de las veces puedes arreglártelas sin soportes simplemente rotando el modelo.

Grosor de la pared de una impresión 3D

A menos que desees imprimir en Vase-Mode (donde solo se imprime la parte exterior del modelo en una línea continua), también es importante conocer las ventajas y desventajas del grosor de la pared. Por grosor de la pared me refiero al número de deposiciones de filamentos adyacentes que hace el extrusor en cada parte exterior de la impresión para «construir la pared». Este parámetro tendrá dos principales consecuencias:

  • Un mayor grosor de la pared equivale a una impresión más resistente y de mejor aspecto.
  • Una impresión con paredes gruesas tardará más en imprimirse y consumirá más filamento.

Muchas configuraciones de impresoras 3D son denominadas de más de una forma y el grosor de la pared definitivamente no es una excepción: según el software, se puede encontrar bajo los nombres de cubiertas, perímetros, lados o bucles.

El grosor de la cubierta de tu impresión también está determinado por el tamaño de la boquilla y siempre debes intentar configurarlo como un múltiplo del diámetro de la boquilla (0,4 mm es el más popular).

Tanto la configuración mínima como la recomendada que describo a continuación se aplican no solo al filamento PLA, sino también al ABS, nylon, PETG y cualquier otro filamento.

Si tus paredes son demasiado delgadas, es posible que la impresión ni siquiera termine. Dado que la tecnología FDM consiste en imprimir cada capa encima de la anterior, una capa delgada que aún no se ha solidificado es propensa a colapsar al colocar la siguiente capa encima. Como mínimo, se debe tener un espesor de por lo menos 0,8 mm (dos perímetros). Esto es una buena configuración para una impresión que no es la definitiva, sino solo una prueba intermedia de su proceso de diseño iterativo.

Exagerar el grosor también puede ser contraproducente, ya que creará más tensión interna y puede provocar deformaciones. Si tienes en mente la durabilidad y la calidad de impresión general, deberías considerar una pared de 1,6 mm de espesor, que consta de cuatro perímetros.

Conclusión

La impresión 3D no es rápida, de hecho es muy lenta, pero podemos aumentar la velocidad a la que funciona nuestra impresora ajustando un poco la configuración.

Hay un par de impresoras modernas que son capaces de imprimir mucho más rápido que la velocidad estándar de 50 mm/s a la que imprimen la mayoría de las impresoras, como la Voron 2.4 que puede imprimir hasta 350 mm/s (sí, 7 veces más rápido) y con una calidad fantástica.

La mayoría de los fabricantes optan por imprimir durante la noche, especialmente con impresiones que tardan aproximadamente 20 horas, solo asegúrate de tomar las precauciones necesarias al hacerlo.

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