soportes en impresión 3d


Como utilizar soportes en la impresión 3D


Vamos a darle una mirada profunda al uso del material de soporte en extrusión simple. Conocé las consideraciones para un diseño exitoso y cómo usar material de apoyo para crear impresiones complejas.

Al diseñar modelos para impresión en 3D, el diseñador prudente se asegurará de que se minimice el espacio negativo y de que el posicionamiento del modelo en la impresora ayude a navegar o suavizar ese espacio. Sin embargo, cualquier diseñador que haya experimentado la impresión 3D una o dos veces, sabe que llegará el momento en que no se pueda evitar el uso de soportes. Con este objetivo, exploraremos algunas consideraciones a tener en cuenta durante el diseño para eliminar o al menos moderar la impresión sobre el espacio negativo y aventurarse más a fondo en el uso de soportes durante el proceso.

soportes en impresión 3d

 

Empezando

Un diseñador experimentado sabe que el hecho de que una idea o producto se pueda diseñar no significa necesariamente que pueda hacerse. Existen límites en los procesos de fabricación que dictarán qué tipo de diseños son posibles. Por ejemplo, el mecanizado funciona bien para piezas con superficies externas, pero las superficies en el interior podrían representar un problema ya que la herramienta no podría acceder a esa geometría particular. Lo mismo es cierto durante el proceso de moldeo por inyección. Los ángulos agudos y las superficies “ocultas” son difíciles de crear.

Esos problemas son la razón por la cual la impresión 3D es una herramienta tan poderosa. Dado que la pieza se construye utilizando un proceso aditivo (una capa por vez), se puede acceder a muchas geometrías que antes eran difíciles de alcanzar, con muy poco esfuerzo. Sin embargo, existen limitaciones para la impresión 3D que el diseñador debe tener en cuenta. Estas limitaciones a menudo son específicas de la impresora, por lo que el conocimiento de las capacidades de su impresora es de suma importancia.

 

Limitaciones de la impresora

La primera consideración es qué tan eficiente es tu impresora con voladizos (superficies salientes). La regla general es evitar el diseño de salientes donde el ángulo de la superficie vertical entre el borde vertical de las capas inferiores y el borde del saliente es inferior a 45 grados. Muchas impresoras pueden navegar ángulos de más de 45 grados, pero no todas las impresoras tendrán éxito. Para comprender las capacidades de proyección de su impresora, estamos desarrollando un material específico que luego publicaremos.

Otra consideración es cuán bien puede “conectar” su impresora. Bridging (puente) se define como la capacidad de la impresora para imprimir una capa sólida entre huecos o espacio negativo en capas inferiores sin el uso de soportes. Una vez más, la creación de puentes depende de la impresora, pero una buena regla general es mantener la distancia de puente de menos de 50 mm. Además, para que un puente se imprima con éxito, es necesario que haya un muro contiguo inferior o un borde de columna entre ambos extremos de la base del puente.

 

Consideraciones de diseño

Ahora echemos un vistazo al diseño del modelo. Cuando se trata de voladizos, puede ser posible lograr la forma y funcionalidad deseadas diseñando la pieza de manera que el voladizo sea inferior a un ángulo de 45 grados desde la vertical. Si la pieza diseñada requiere un ángulo de voladizo superior a 45 grados, entonces se puede utilizar un arco o chaflán (ver Figura 1) en la superficie junto al espacio negativo para ayudar en la capacidad de impresión de la pieza.

Ángulo de 70º (vertical) con radio y chaflán

 

Al hacer un puente, asegurate de que el modelo tenga una buena pared de base o columna en cada extremo del puente. Además, los puentes son directos, en línea recta. Cuando trabajes en los espacios negativos, no diseñes características o puentes con curvas o ángulos, a menos que vaya a usar soportes. Una impresora no funciona bien cuando hace la transición de líneas rectas y deja residuos de filamento a lo largo del trayecto de impresión.

Puente sin columna final

 

Por último, un diseñador puede desear dividir o segmentar el modelo en partes impresas individuales para ensamblar al finalizar. Esto puede ser más conveniente que usar soportes, especialmente si el modelo es multifacético con muchos ángulos de superficie.

 

Soportes

En los tiempos prehistóricos de la impresión 3D de escritorio (hace unos cuatro años), los soportes eran una característica descuidada y pasada por alto de los profesionales de la impresión 3D. Los soportes solían ser difíciles de generar e incluso más difíciles de eliminar. Ahora, es mucho más fácil imprimir con soportes y la eliminación no es más complicada que cualquier otro proceso de acabado estándar. La clave es saber cuándo usarlos y cómo configurarlos para imprimirlos.

Los soportes se utilizan cuando se han agotado todos los demás métodos para mitigar el espacio negativo. Crear soportes es bastante intuitivo en la mayoría de los softwares de laminado y si bien existen diferencias de parámetros, algunos pueden ser ejemplificados de forma general. En Slicer, por ejemplo, en la solapa “Configuraciones de la Impresión” se puede observar del lado izquierdo, entre la lista de grupos de parámetros, el item “Material de Soporte” que revela una lista de opciones que pueden configurarse según el tipo de espacio negativo que se debe mitigar.

 

Configuración de soportes en Slic3r

Por ejemplo, si el modelo contiene muchas superficies que fluctúan en una distancia corta, la disminución del “Espacio entre patrones” garantizará que todas las superficies próximas al espacio negativo sean compatibles. Otro ejemplo sería el ajuste del “Porcentaje de soporte” según el tipo de característica que se va a admitir. Si el área de la superficie del modelo al lado del espacio negativo es grande, entonces se puede requerir un “Porcentaje de soporte” más alto para proporcionar una base de soporte más sólida.

Antes de profundizar en detalles, veamos la anatomía básica de una configuración de soporte. La anatomía básica incluye el tipo de soporte (“Tipo de soporte”), la capa de interfaz (“Capas de interfaz”), el perímetro (“Crear perímetro”) y una balsa opcional (“Raft”). Una balsa puede ayudar en la adherencia de la cama para la primera capa de soporte, pero no es esencial.

El tipo de soporte (pattern) no es más que el patrón geométrico del soporte base, líneas, cuadrícula, etc. La capa de interfaz es la capa sólida entre la parte superior de los soportes y la parte inferior de la pieza. Esta capa es extremadamente útil cuando se retiran los soportes de la superficie del modelo, ya que toda la estructura de soporte está conectada a la capa de interfaz y, por lo general, se separará del modelo de una sola vez. Finalmente, se puede incluir una balsa para la adhesión al lecho de soporte.

Observe la superficie lisa de las capas de interfaz al momento de la eliminación

 

Especificidades de soporte

La Tabla abajo enumera todas las configuraciones que el diseñador y el profesional de la impresión 3D pueden ajustar para construir los soportes deseados. En este artículo, se muestran siete puentes para resaltar las diferentes configuraciones. Utilizá estos modelos como guía y experimentá con diferentes configuraciones para obtener los mejores resultados.

 

Vista frontal del puente 1 con soportes de línea de espaciado de 2,5 mm

 

Puente 1 vista en ángulo

 

Vista en ángulo del puente 2 con soportes de patrones de línea con espaciado de 5 mm

 

Puente 2 vista inferior sin balsa

 

Vista en ángulo de puente 3 con apoyos de patrón de línea con espaciado de 10 mm

 

Puente 3 vista inferior

 

Vista inferior del puente 4 con 10% de soporte y 10 mm de espacio entre patrones

 

Vista inferior del puente con 50% de soporte y 2,5 mm de espacio entre patrones

 

Puente 5 sin capas de interfaz

 

Puente 6 con soportes en todas partes

 

Puente 7 con soportes en todas partes y perímetro de soporte

 

Vista inferior del espaciado de patrones de 2.5 mm en soportes de línea con perímetro de soporte

 

Por experiencia, las configuraciones que se ajustan frecuentemente al configurar los soportes son “Espaciado de patrones”, “Porcentaje de soporte”, “Distancia X e Y”, “Espacio de aire” y “Soporte en todas partes”.

Los cambios en el espaciado de patrones determinan la cantidad de soportes que se utilizan. Generalmente, el espaciado es menor si hay numerosas superficies que abarcan una pequeña distancia en las direcciones X e Y. Para superficies de modelo más planas sobre espacio negativo, el profesional puede usar mayores distancias de espaciado entre patrones y lograr los mismos efectos de soporte deseados. Solo tenné en cuenta que el espaciado de menos de 10 mm permite una capa de interfaz decente a buena con un acabado superficial de la parte correspondiente, mientras que el espaciado de más de 10 mm suele ser problemático.

El ajuste del porcentaje de soporte determina la densidad del soporte. Para voladizos grandes o superficies sobre espacios negativos grandes, un porcentaje de soporte más alto puede ser aconsejable. Para voladizos pequeños o características, un porcentaje menor puede ser suficiente. En las figuras se observa la flexibilidad de los soportes al 10% y al 50% de “Porcentaje de soporte”.

El ajuste de “Distancia X e Y” entra en juego cuando se colocan soportes al lado de partes de un modelo que colindan con el espacio negativo en las direcciones X e Y. La distancia predeterminada es de .7 mm y puede aumentar si las características prominentes próximas al espacio negativo necesitan permitir más espacio para la extracción del soporte (consulte la Figura 18). Esto puede ser una ventaja cuando hay múltiples cambios en la superficie en las direcciones X e Y.

Distancia X e Y de 0.7mm

 

Los espacios de aire son la cantidad de distancia entre la capa de interfaz y la parte inferior de la superficie del modelo. Cuanto mayor es el espacio de aire, más fácil es eliminar la estructura de soporte. Hay que tener en cuenta que las brechas de aire más grandes pueden causar encadenamiento en la parte inferior del modelo. La configuración de espacio de aire predeterminado es de .3 mm.

Ubicación de Air Gap

 

Finalmente, “Soporte en todas partes” significa que se generan apoyos en todos los espacios negativos del modelo, independientemente de su ubicación. Como resultado, los soportes se generan entre la parte inferior del modelo y la cama de impresión, así como en las áreas en el medio del modelo donde existe espacio negativo.

 

Resumiendo todo

Hay que analizar la forma y la función, ya que se relaciona con el diseño y a menudo determinan si los soportes son necesarios. Por lo general, si una parte está destinada a proporcionar una determinada función, suele diseñarse para que no necesiten soportes. El diseñador puede agregar chaflanes, radios o segmentar la pieza mientras logra la funcionalidad deseada en el producto final. Sin embargo, cuando la forma es la consideración más importante, a menudo son necesarios los soportes para completar una impresión exitosa. Sentite libre para experimentar sobre la marcha y simplemente descubrir que los soportes son una ayuda para tus esfuerzos y no un problema. Sobre todo, recordá divertirte y disfrutar el viaje de la impresión en 3D.

 

SYS3D

Fuente: MatterHackers

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