Impresión 3D por FDM: qué es, aplicaciones, ventajas e inconvenientes

La fabricación aditiva mediante la técnica FDM, ha revolucionado el mundo de la industria. Reduciendo los tiempos y los costes de producción. Gracias a su facilidad, rapidez y versatilidad de impresión se ha consolidado en el mercado como una de las herramientas más demandadas en el sector industrial.

Esta técnica de fabricación fue creada por Scott Crump en la década de 1980 y desarrollado en 1990 en el mundo industrial. En la actualidad, esta técnica se transada de la industria al campo del 3D, a través de una amplia gama de impresoras 3D FDM.

¿Qué es FDM?

El modelado por deposición fundida (FDM) o también conocido como fabricación de filamento fundido (FFF) es una técnica de fabricación aditiva, capaz de extruir capa por capa filamentos termoplásticos, como el PLA, el ABS, el PETG, el NYLON o materiales compuestos como la Fibra de Carbono.

Esta técnica de impresión 3D consiste en calentar un material termoplástico por encima de su punto de fusión para que se funda y pueda pasar por la boquilla del extrusor. Formando una serie de hilos que la máquina depositará selectivamente capa por capa en la base de la cama caliente.

Este tipo de impresoras 3D son las más utilizadas en el sector de la fabricación aditiva, y también en otros sectores como: la fabricación industrial, prototipos médicos, industria aeroespacial, en investigación y en la industria automotriz.

Las impresoras FDM suponen para la mayoría de aficionados y profesionales, una introducción al campo de la fabricación aditiva, ya que es una buena forma de empezar, con la creación de modelos sencillos y económicos.

Existe una amplia gama de tamaños, marcas y precios de impresoras 3D FDM. Ya que su uso resulta muy accesible, sencillo y eficiente, permitiendo practicar con varios modelos, formas y geometrías diferentes. Antes de pasar a prototipos más complejos y funcionales.

Propiedades y ventajas de las impresoras 3D FDM

Las principales ventajas del modelado por deposición fundida (FDM) son:

• Parámetros ajustables: la mayoría de impresoras FDM permiten ajustar la velocidad de impresión, la temperatura del extrusor, la altura de la capa y la intensidad del enfriamiento dependiendo del material utilizado y las instrucciones establecidas por el fabricante.
• Volumen de impresión: establece el tamaño máximo del modelo que la impresora puede producir. Las impresoras FDM básicas pueden albergar un máximo de 200 X 200 mm, mientras que las impresoras industriales permiten contener piezas que no superen 1000 X 1000 X 1000 mm. Los modelos más grandes siempre se pueden dividir en partes más pequeñas en impresoras FDM estándar.
• Buena adherencia entre capas: la calidad de los modelos impresos en FDM varia mucho en función de como sea la unión a altas temperaturas y alta presión entre las distintas capas.
• Geometría precisa: las impresoras FDM pueden ofrecer una altura de capa entre 0,2 mm a 0,4 mm. Lo cual, resulta muy beneficioso para modelos que necesiten superficies más suaves. Con una altura más baja las curvas geométricas serán más precisas. Con una altura más alta la impresión será más rápida, con mayor calidad y menos costosa.
• Modelos complejos: los materiales se imprimen con huecos, lo que ahorra material de impresión y tiempo. La capa externa solida se llama cascará y la estructura interna de baja densidad se denomina relleno, lo que influye enormemente en la resistencia del modelo.
• Calidad de impresión: la FDM puede adaptarse a las propiedades que necesiten los distintos materiales. Creando piezas de diferentes propiedades y apariencias.
• Las FDM tienen gran desempeño mecánico: produciendo piezas solidas y con buena durabilidad. Los modelos pueden escalarse fácilmente a cualquier tamaño, teniendo en cuenta la restricción de tamaño.
• Materiales de impresión asequibles: las impresoras FDM pueden imprimir una amplia variedad de termoplásticos más económicos.

Aspectos a tener en cuenta con el FDM

Ya hemos visto, que el modelado por deposición fundida contiene una amplia variedad de ventajas. Y aunque es una de las técnicas más utilizadas en el campo de la impresión 3D por su bajo tiempo de producción y por su barato coste. Debemos tener en cuenta ciertos aspectos negativos de esta tecnología antes de adquirir una impresora FDM.

Para obtener esa simplicidad y precio económico, las impresoras FDM deben sacrificar el rendimiento y la calidad de las piezas. Aquellos profesionales y aficionados que busquen un modelo más detallado y preciso deben optar por técnicas de impresión superiores como el SLS o el SLA.

Para reducir la probabilidad del efecto warping o ese deformación de la pieza durante el periodo de impresión. Se debe, mejorar la adherencia entre capas, observar de cerca el impresionado de la pieza, y controlando la temperatura de la cámara y la cama.

Por otro lado, la técnica FDM requiere de un procesamiento posterior para que las superficies rugosas que puedan existir, tengan un acabado más suave. Estas impresoras son más afines a crear modelos pequeños, evitando largos periodos de procesamiento.

Los filamentos adheridos capa por capa son muy propensos a romperse, si la pieza no contiene estructuras de soporte, aumentando los costes de producción.

Aplicaciones del modelado por deposición fundida

Las impresoras FDM están presentes en muchos sectores del mercado, debido a su popularidad y estandarizad de uso. En esta parte del articulo hablaremos de la técnica FDM aplicada a los siguientes sectores:

Industria arquitectectónica y mecánica:

Las impresoras FDM son muy utilizadas en este sector para crear modelos de maquinaria industrial para reducir los costes de producción.

En arquitectura, la técnica FDM se utiliza para crear modelos arquitectónicos más baratos o para realizar maquetas a pequeña escala, ya que son más rápidas de construir y reducen los costes de producción en materiales.

Industria automotriz:

La fabricación aditiva FDM permite diseñar la estructura interna de los coches o modelos de control de calidad, La pieza se escanea y se traslada a un software de diseño 3D. Imprimiendo en FDM modelos en tiempo real con medidas precisas.

Industria aeroespacial:

La tecnología de impresión en FDM es muy utilizada en esta industria para la creación de piezas muy precisas y concretas o para la producción de modelos en serie corta.

Medicina y ortopedia:

La industria médica fue una de las pioneras en usar este tipo de técnica de fabricación aditiva. A través de la creación de férulas y prótesis personalizadas en pacientes que padecen algún tipo de discapacidad y necesitan de estos para desarrollar una vida más cómoda y plena.

Y para modelos de referencia que permitan a los médicos preparar practicas para los estudiantes antes de las cirugías , a través de replicas perfectas en impresión FDM de órganos de diferentes pacientes.

La tecnología de impresión FDM también puede aplicarse a otros sectores como: arte, joyería, moda, reconstrucción del patrimonio, educación y investigación, electrónica y robótica, ocio y diseño. Es una tecnología muy versátil, por lo que su lista de aplicaciones puede extenderse aún más

Cinco impresoras FDM que recomiendo

Para terminar con este articulo, hemos creado una pequeña lista con las impresoras FDM más recomendadas, para que vosotros tengáis una serie de referencias. Ya sea si os estáis iniciando en el campo de la impresión 3D, o si ya sois profesionales en esto de la fabricación aditiva.