¿Por qué las impresoras 3D son tan lentas?

La impresión 3D se ha vuelto barata y confiable a lo largo de los años. Los materiales aptos para principiantes, como PLA y PETG, han hecho que la fabricación doméstica sea más accesible que antes. Desafortunadamente, el proceso de impresión 3D real sigue siendo terriblemente lento, y en muchos casos requiere varios días de impresión.

¿Por qué las impresoras 3D siguen funcionando a un ritmo glacial, cuando han estado disponibles para los consumidores durante más de una década?

La respuesta se encuentra en los desafíos de ingeniería y producción detrás de hacer que la impresión 3D sea comercialmente viable. Echemos un vistazo a estos desafíos y a una tecnología prometedora que podría hacer que la impresión 3D sea más rápida para todos.

A los honderos de cama no les gusta moverse rápido

La primera pista radica en la apariencia de una impresora 3D de consumo típica. La búsqueda de impresoras 3D en Amazon arroja resultados que parecen prácticamente indistinguibles entre sí. Ese es un subproducto desafortunado de las impresoras 3D de consumo que se basan en el diseño de la Prusa i3. Aparentemente, no hay mejor enfoque para la fabricación masiva de impresoras baratas. Desafortunadamente, esta búsqueda de la rentabilidad se produce a costa de la velocidad.

Echemos un vistazo rápido al sistema de movimiento Prusa i3 para entender por qué es así.

Su 3D de nivel de consumidor promedio es barato principalmente porque no es complicado. Esta simplicidad se extiende también a su sistema de movimiento. El eje X, por ejemplo, comprende el cabezal de impresión que se mueve a lo largo de una longitud de extrusión de aluminio con ranura en V. El eje Z, a su vez, mueve todo el conjunto del eje X hacia arriba y hacia abajo. Eso puede parecer mucho peso, pero no es una preocupación importante porque las impresoras 3D se mueven a lo largo del eje Z con poca frecuencia y solo una fracción de milímetro a la vez.

Sin embargo, la configuración del eje Y de tales impresoras es definitivamente subóptima. Este pobre eje tiene la tarea hercúlea de mover toda la cama, que también resulta ser el componente más pesado de una impresora 3D. Para imprimir rápido, lo ideal es que los componentes móviles sean lo más ligeros posible. Ya es complicado mover rápidamente un cabezal de impresión que pesa 150 gramos, manteniendo la precisión micrométrica.

Ahora, imagina hacer lo mismo con una cama de 1,5 kg. No es de extrañar que las impresoras 3D que emplean el diseño Prusa i3 se llamen coloquialmente slingers por este motivo.

¿Qué sucede cuando imprime rápido de todos modos?

Hemos descubierto por qué su impresora 3D promedio es lenta. Pero, ¿qué pasaría si tuviéramos que deshabilitar los límites de firmware en la velocidad de impresión y la aceleración para imprimir rápido de todos modos? El costo de moverse demasiado rápido va más allá de ejercer una enorme presión sobre los motores paso a paso y hacer que se sobrecalienten. La calidad de impresión es la primera víctima en la lucha entre un motor débil y la masa obstinada de una cama pesada. Esto se manifiesta como un timbre o un efecto fantasma causado por una vibración excesiva asociada con la impresión rápida.

En casos extremos, los componentes de la impresora 3D pueden soltarse con el tiempo. Aunque es fácil volver a apretar los tornillos, la impresión rápida en el estilo Prusa i3 a menudo conduce a un desgaste irreversible de los componentes de movimiento. El peor golpe son los rodillos con ranura en V baratos que se utilizan en el sistema de movimiento de tales impresoras. Las ruedas de plástico que corren a lo largo de pistas en forma de V sobre extrusiones de aluminio se desgastan significativamente cuando se someten a altas velocidades de impresión.

La típica impresora 3D basada en el diseño de la Prusa i3 no puede imprimir rápido con ningún grado de calidad o confiabilidad a largo plazo. Pero, ¿qué pasa con las impresoras basadas en diferentes diseños? Debería haber algunas alternativas viables adecuadas para imprimir rápido, ¿verdad?

Impresoras Delta: baratas y rápidas, pero imprecisas

Las impresoras 3D de Delta están diseñadas desde cero para ser rápidas. Su cabezal de impresión liviano es más rápido y más controlable debido a su impulso inherentemente más bajo. Además, el diseño de Delta usa menos componentes que su contraparte de cabestrillo de cama, lo que hace que su fabricación sea aún más económica. Las impresoras que son baratas y rápidas suenan perfectas, pero entonces, ¿por qué no vemos suficientes?

Las impresoras basadas en el diseño de Delta se comprometen mucho en su búsqueda de la velocidad. Sus cabezales de impresión compactos y livianos hacen que sea imposible implementar una extrusora de accionamiento directo. Conoce más sobre esta tecnología en nuestro guía extrusora de accionamiento directo. Mientras tanto, esta restricción del extrusor solo Bowden hace que las impresoras Delta sean incapaces de manejar filamentos flexibles, lo que perjudica su versatilidad.

Sin embargo, su mayor compromiso se presenta en forma de calidad de impresión reducida, especialmente al imprimir modelos grandes que se extienden horizontalmente. Además, la calidad de impresión de la superficie lograda por un Delta no es comparable a la de los cabestrillos de cama. Esto se ve agravado aún más por la cama circular que limita el volumen de construcción y su propensión general a sobresalir solo en impresiones altas.

Estas limitaciones son lo suficientemente graves como para que la industria de la impresión 3D de consumo haya relegado las impresoras Delta a un nicho a pesar de su impresionante velocidad y rentabilidad.

Impresoras CoreXY: la velocidad tiene un precio

Las impresoras más rápidas que existen se basan en la cinemática CoreXY, como se explica en nuestro Guía para principiantes de las impresoras 3D Voron. Este es un sistema de movimiento sofisticado en el que la cama es en gran parte estacionaria, pero el cabezal de impresión significativamente más liviano se mueve a velocidades ultrarrápidas. A diferencia de las impresoras Delta, el diseño CoreXY mantiene la calidad al tiempo que permite el uso de extrusoras de accionamiento directo.

El único problema es que la extrema complejidad y los altos costos involucrados hacen que estas impresoras no sean viables para la impresión 3D de consumo. Como tal, las impresoras CoreXY permanecen restringidas a proyectos de nicho de código abierto dirigidos a entusiastas de la impresión 3D. Eso no es sorprendente teniendo en cuenta que la impresora 3D CoreXY promedio cuesta entre $ 1000 y $ 2000 solo en piezas.

Los fabricantes de impresoras 3D de consumo aún no han descubierto cómo hacer que esta tecnología sea lo suficientemente económica y accesible para los usuarios principales.

La velocidad es un lujo que las impresoras 3D no pueden permitirse

En resumen, la impresión 3D rápida es un asunto costoso. Puede tener una impresora Delta barata que funciona rápido a costa de la calidad y el volumen de construcción, o puede gastar una fortuna en una máquina CoreXY. Ninguno de estos extremos sienta bien a los consumidores.

Y es por eso que prácticamente todas las impresoras 3D de consumo se basan en el diseño de la Prusa i3. Estas impresoras pueden ser lentas, pero aún así logran un buen equilibrio entre precio, características y rendimiento. La velocidad es una víctima desafortunada de la fabricación de impresoras 3D con atractivo para el mercado masivo.

5 herramientas menos conocidas que facilitan el mantenimiento de las impresoras 3D

Leer siguiente

Sobre el Autor