Guía de modelado para impresión 3D

Antes de llevar a cabo el proceso de impresión 3D es necesario afrontar la fase de modelado del objeto, un proceso con sus propios desafíos.

19 de julio, 2022 / Glancing EYE Staff

La manufactura aditiva forma parte de las innovaciones que, en los últimos años, han incrementado su demanda y aceptación. Esta tecnología ofrece numerosas ventajas, como la reducción del tiempo destinado a la producción de un producto, así como el coste asociado. Sin embargo, para obtener resultados de calidad, es necesario contar con un modelo digital que sirva de base. En este sentido, el modelado para impresión 3D es una especialidad de soporte con sus propios desafíos.

En la fase de modelado o diseño se determinan los requerimientos a cumplir para obtener un prototipo funcional o un producto final de alta calidad. Además, dado que existen diferentes formas de fabricación o procesos a seguir durante la impresión 3D, siendo FDM, SLA y SLS los más comunes; es necesario escoger el más conveniente en cada caso.

Modelado para impresión 3D

La impresión 3D puede ayudarnos a dar vida a tus ideas. Para explotar al máximo el potencial de la creación rápida de prototipos o productos, es necesario contar con modelos 3D de alta calidad.

Estos modelos se pueden diseñar utilizando una aplicación de software de diseño asistido por computadora (CAD). Se trata de aplicaciones que se utilizan en el diseño y modelado de productos. Si bien los principios básicos del modelado 3D en todas las verticales de diseño siguen siendo los mismos, hay algunos aspectos del diseño que deben tenerse en cuenta al modelar para la impresión 3D.

En este caso, los requerimientos son ligeramente diferentes del modelado 3D para renderizado. Por ello, nuestros expertos han desarrollado una guía de buenas prácticas de diseño para lograr la perfección y precisión en la impresión 3D de prototipos o productos.

Espesor de pared mínimo

El espesor de pared mínimo se define como el espesor mínimo requerido que debe tener el modelo en un punto dado. El grosor mínimo de la pared imprimible depende de la tecnología de impresión y el material elegido. Es recomendable leer atentamente las guías de diseño del material de turno.

Conviene recordar que, en algunos casos, el grosor máximo de la pared también puede causar problemas. Hay que comprender cómo asignar el grosor de la pared para cada superficie del modelo 3D. Este paso puede ser un poco diferente en cada software de modelado 3D.

Debemos visualizar, analizar y pensar en el diseño. Si tiene secciones más débiles, puede ser una buena idea agregar elementos de diseño para apoyarlas y reforzarlas. Además, tenemos que considerar cómo el tamaño del objeto influirá en el espesor de pared requerido.

Pautas de material de impresión

Cada material de impresión es diferente. Los materiales pueden ser frágiles o fuertes, flexibles o sólidos, lisos o ásperos, pesados ​​o livianos, etc. Idealmente, un objeto debería estar diseñado para un material específico. Por ejemplo, si queremos imprimir un modelo 3D en cerámica, hay recomendaciones de diseño específicas relacionadas con el material que debemos tener en cuenta, como apoyar las partes que sobresalen, redondear las esquinas, etc.

La elección del material de impresión solo predetermina algunas de las pautas básicas de diseño a seguir. Algunos materiales tienen buena resistencia y dureza y, por lo tanto, se pueden hacer paredes delgadas con ese material. Sin embargo, para otros materiales como el ABS, las paredes deben ser gruesas para evitar grietas y roturas posteriores a la impresión. Así, el diseñador debe estructurar los modelos de acuerdo con las propiedades del material a imprimir. También ayuda si el personal técnico del equipo guía al diseñador durante el proceso real de dibujo/revelado.

Diseño para evitar o minimizar los apoyos

Aunque los algoritmos de soporte están mejorando todo el tiempo, el material de soporte puede dejar marcas desagradables e indeseadas en la superficie exterior de las impresiones. Quitar el material de soporte también puede llevar mucho tiempo. Para evitar esto, es mejor diseñar los modelos para que sean imprimibles en 3D sin soporte.

Aplica la regla de los 45 grados: si los voladizos superan los 45 grados, necesitarán material de soporte. Se pueden usar trucos de modelado inteligentes para imprimir el modelo. Crear objetos de soporte/puente (conos y otros soportes) añadiéndolos en el modelo. Siempre se ha de tratar de integrar los soportes en el diseño central.

Hay algunos aspectos del diseño que deben tenerse en cuenta al modelar para la impresión 3D.

El modelo debe ser estanco

El modelo debe estar completamente cerrado o estanco, como se le expresa más comúnmente. Es posible lograr esto agregando una malla 3D adecuada para la impresión 3D. La opción para crear mallas está fácilmente disponible en la mayoría de las aplicaciones de software de diseño 3D. Este proceso debe realizarse antes de exportar el modelo como un archivo STL, ya que puede ser difícil detectar y solucionar las áreas problemáticas una vez que se haya convertido el modelo. Este problema también puede ocurrir durante la traducción de archivos de un sistema de modelado a otro.

Resolución de archivos STL

Para la impresión 3D, el formato de archivo más común es Standard Triangle Language (STL). En palabras simples, el diseño se traducirá en triángulos en el espacio 3D. La mayoría de las aplicaciones de software de modelado 3D tienen la opción de exportar los diseños a un archivo STL y establecer la resolución deseada.

Las resoluciones que son demasiado bajas o demasiado altas pueden causar problemas al modelar para la impresión 3D:

  • Archivo STL de baja resolución: Es importante tener en cuenta que una exportación de mala calidad nunca podrá ofrecer una buena impresión. Baja resolución significa que los triángulos en el archivo STL son grandes y la superficie de impresión no será uniforme. Al igual que las imágenes digitales, las resoluciones más bajas conducen a una impresión “pixelada”.
  • Archivo STL con resolución demasiado alta: Un archivo con una alta resolución hará que el archivo sea demasiado grande y agrega desafíos durante la impresión. Como contiene un nivel superior de detalles, la impresión llevará mucho tiempo y es posible que algunas impresoras 3D no puedan imprimirlo. Lo mejor es tratar de mantener el tamaño del archivo por debajo de los 15 MB antes de cargar el modelo.

Limitaciones de la tecnología de impresión

Las características químicas básicas de los materiales de impresión son diferentes. Por lo tanto, las tecnologías que se utilizan para imprimir cada uno de estos materiales también son diferentes. El mejor ejemplo de esto son las piezas entrelazadas. En materiales como ABS, poliamida o similares al caucho, se pueden imprimir piezas entrelazadas. Mientras que en otros materiales como el oro, la plata, el bronce o la resina, es posible que no sea posible el enclavamiento. La razón detrás de esto no es el material en sí, sino la tecnología que se utiliza para imprimir cada uno de estos materiales.

Diseñar una base sólida

Con las impresoras 3D de escritorio típicas, el modelo se imprime capa a capa. El filamento de impresión de plástico (normalmente PLA o ABS) se funde y se extruye sobre una superficie, conocida como lecho. Es fundamental que esta primera capa se adhiera a la cama durante la duración de la impresión. Muchas veces, las impresiones fallan durante la primera capa, por falta de adherencia. Hay que asegurarse de tener una base lo suficientemente fuerte diseñada en el modelo. Esto asegurará que los modelos de impresión 3D sean fuertes, robustos y duraderos. Asegúrate de que la base tenga las siguientes características:

  • Suficiente área de superficie para crear una adhesión positiva a la cama de la impresora. Agregar una balsa en la aplicación de software de impresión también puede ayudar con esto.
  • Una base lo suficientemente ancha para soportar el modelo y evitar que se vuelque durante el proceso de impresión.
  • Una base del modelo que sea lo suficientemente fuerte para resistir la deformación causada por diferentes velocidades de enfriamiento.

Espesar las áreas vulnerables

Los apéndices extendidos del núcleo del modelo pueden romperse durante o después de la impresión si el punto de contacto o la unión son demasiado delgados. Las áreas donde las partes más delgadas se conectan con el cuerpo principal necesitan grosor adicional.

Durante el proceso de producción, algunos materiales son muy delicados a la hora de imprimirlos y pueden romperse durante su manipulación o limpieza. En algunos casos, se utiliza un chorro de aire para eliminar cualquier material de soporte.

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Para estar a la vanguardia no es necesario desarrollarse en todos los planos, sino crear buenas relaciones con terceros. Nuestros expertos en Modelado 3D pueden producir archivos de calidad preparados para Impresión 3D según tus necesidades específicas. Contacta con nosotros.

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