Desmitificamos las especificaciones de las impresoras 3D

Esta publicación la ha escrito Jon Bryant, jefe del equipo de desarrollo de clientes de Formlabs, que nos ayuda con su experiencia a la hora de trabajar con cientos de profesionales del sector en encontrar mejores formas de evaluar impresoras 3D.

Cuando el sector de la impresión 3D tuvo su boom en 2014, llegaron muchas nuevas empresas que afirmaban traer la próxima revolución de la impresión 3D. Veía cómo aparecía una nueva empresa de impresión 3D profesional todas las semanas. Todas ellas anunciaban un producto con una característica "nueva" o una especificación "única".

Por supuesto, tanta novedad atrajo la atención de los consumidores y de los compradores empresariales. Con cada nuevo lanzamiento, más y más gente se interesaba por las aplicaciones de la impresión 3D, especialmente en la ingeniería industrial y el desarrollo de prototipos. Sin embargo, a medida que crecía ese interés, también crecía el uso de una jerga sin sentido ligada al marketing en las tablas de especificaciones de las impresoras 3D profesionales.

Para ilustrar dicha tendencia, he aquí una tabla comparativa de especificaciones:

¿Qué te llama la atención de ella? Lo que me llama la atención a mí son todas esas mayúsculas, números y paréntesis. Si no supiera del tema, podría mirar esta información y pensar que la impresora que necesito es la que está resaltada. Después de todo, tiene las mejores especificaciones y el conjunto de números más impresionante (y confuso).

¿Qué problema hay? Pues que esta tabla en realidad no nos dice mucho.

Si yo quisiera comprar una impresora 3D profesional, esta tabla no me ayudaría a entender lo de verdad importa: cómo saldrá la pieza. Ese enfoque no ayuda a los clientes a elegir la impresora 3D más adecuada para sus necesidades y a la larga, no contribuye al crecimiento del sector de la impresión 3D profesional.

Esta publicación no está hecha para ser un desglose muy técnico de todas las especificaciones que existen para una impresora 3D. Mi objetivo es arrojar algo de luz sobre qué significan realmente algunas especificaciones de las impresoras 3D de las que más se habla y ayudar a las empresas a entender qué deberían buscar.

Empezaremos por profundizar en algunos de los datos que aparecen en la tabla de arriba:

Resolución XY

La resolución XY es la especificación de la que más se habla cuando nos movemos entre impresoras 3D de estereolitografía (SLA). En muchas circunstancias, también resulta ser la más inútil.

Normalmente, la resolución XY se usa para describir los detalles o las características de una pieza. En la tabla, la resolución XY de 25-80 micras que aparece para esta impresora de DLP (tratamiento digital de la luz)-SLA es impresionantes, pero ¿qué es lo que describe realmente ese número?

Probablemente, es la resolución del proyector (que es por lo que es un valor variable). Ese número no lo explica todo. En el fondo, hay un sinfín de variables que pueden afectar al resultado de una impresora. Si solo nos fijamos en la resolución XY, nos hacen pensar que hay una relación 1:1 entre el tamaño de un píxel en el proyectos y la resina curada de la pieza.

¿Quieres saber por qué es incorrecto este cálculo? Te lo diré. No tiene en cuenta el material, el proceso de impresión, el software que se usa ni muchas otras variables (las impresoras 3D profesionales tienen más de 100 ajustes diferentes que afectan a la calidad de la pieza). Por lo tanto, este dato no nos dice nada de lo que se puede producir con esta máquina.

Grosor de capa

El grosor de capa se suele usar para describir el acabado de la superficie de una pieza. Aunque el grosor de una capa suele ser mejor con alturas de capa más bajas, el problema es que la rugosidad de una superficie no se puede calcular con exactitud respecto a la altura de capa.

Para ilustrarlo, he imprimido algunas piezas con la Form 2, para demostrar que la relación entre el grosor de capa y el acabado de la superficie no es la que cabría esperar. En la imagen de abajo, verás dos anillos. Uno impreso con la Castable Resin y otro con la Black Resin. La Castable Resin tiene un acabado de la superficie ligeramente más liso y el micropavé está un poco mejor definido.

Black Resin (altura de capa de 25 micras).

Castable Resin (altura de capa de 50 micras).

Aquí está la diferencia: el anillo impreso con la Castable Resin se imprimió a 50 micras, mientras que el anillo impreso con la Black Resin se imprimió a 25 micras.

El motivo por el que el anillo impreso con Castable Resin tiene mejor aspecto a 50 micras es que esta resina está diseñada para generar sus mejores resultados a esa altura de capa. Además, el equipo de Formlabs configuró expresamente los ajustes de impresión y de material en la Form 2 para asegurarse de que diera el mejor resultado posible para la fundición.

Algunas empresas hablan de resolución en el eje Z en vez de altura de capa, lo que es igual de útil que la resolución XY porque denomina la distancia que el motor del eje Z puede recorrer de forma mecánica.

Hace poco, Formlabs integró OpenFL, con lo que dio a los investigadores acceso a una API para tener un mayor control sobre la Form 1+. Con OpenFl, el movimiento escalonado más pequeño en el eje Z de la Form 1+ es de 2,5 µm, que es un dato que no verás reflejado en la página web de Formlabs. Esta información no se ha incluido porque es un máximo relativo al motor y no habla del tipo de capa que se puede imprimir.

En resumen, que un fabricante de impresoras afirme que su altura de capa es de "X" no significa que su impresora vaya a tener un mejor acabado de la superficie de las piezas.

Velocidad máxima

La velocidad máxima es un factor difícil de cuantificar, sobre todo cuando se comparan impresoras distintas. Una vez más, no hay suficiente información para que entendamos cómo va a ser el rendimiento de estas impresoras cuando produzcan piezas. El tiempo de impresión no solo se ve afectado por la variables normales, sino también por factores como la geometría y la orientación de la pieza.

Por ejemplo, una pieza más alta tardará más en imprimirse que una que está orientada más cerca de la base de impresión, porque hay más capas que imprimir. Además, la forma de la que se orienta y se da soporte a un objeto cambia el tiempo que tarda en imprimirse.

Una referencia habitual es la velocidad con la que una impresora es capaz de producir un cubo de una pulgada. El problema de este ejemplo es que es muy específico. A no ser que seas un fabricante de dados, los cubos de una pulgada no son un modo óptimo de calcular cuánto tardará en imprimirse tu pieza.

Acabado de la superficie

Este se lleva la palma. Tomar decisiones sería mucho más fácil si "bueno" o "malo" fueran las únicas formas de medir las especificaciones. Se ha hablado antes del acabado de la superficie en relación con el grosor de capa, pero hay algo que debemos tener en cuenta: no existe ninguna especificación real que permita medir el acabado de la superficie. El acabado de la superficie puede variar en función de la geometría de la pieza (superficies curvas o superficies rectas) y su orientación. La única manera de comparar el acabado de la superficie entre impresoras sería que todas las empresas de impresión 3D publicaran los resultados que obtienen con una pieza estándar del sector y un perfilómetro. Y no parece que eso vaya a suceder pronto.

Precisión

La precisión no está incluida en la tabla de la introducción, pero es algo que algunos fabricantes de impresoras 3D han estado ofreciendo como dato últimamente. El error que cometen muchos compradores de impresoras 3D es pensar que la resolución XY o el grosor de capa determina la precisión de la pieza final.

La verdad es que la precisión general es difícil de determinar, en gran medida, porque puede verse afectada por la longitud, la geometría y la orientación de la pieza. Este es un ejemplo de una descripción de la precisión de una gran máquina industrial:

Precisión de una gran impresora industrial (con un precio aproximado de 100 000 $).

Al principio, parece que todas las piezas estarán entre 25 y 50 micras, pero la nota inferior hace referencia a prácticamente todos los aspectos de la producción de una pieza.

Una mejor forma de evaluar las impresoras 3D profesionales

No quiero que te vayas con la impresión de que en este sector, todo el mundo intenta engañarte.

La verdad es que todo el sector de la impresión 3D carece de un conjunto de especificaciones estándar que describa adecuadamente lo que se puede esperar de una impresora 3D. Incluso con una tecnología ya asentada, las especificaciones no lo dicen todo. He visto ensayos de velocidad en los que un ordenador de Windows con mejores especificaciones es más lento que un Mac que las tiene peores.

El resultado depende en realidad del hardware, el sistema operativo, la aplicación y varios otros factores.

Dicho eso, no todo está perdido. Aquí tienes cuatro consejos que te ayudarán a evaluar diferentes impresoras 3D:

Habla con la empresa. Vas a invertir en algo que te ayudará a realizar iteraciones más rápido y a construir productos mejores. La mejor manera de entender mejor la tecnología de una empresa y cómo funcionan sus productos es hablar con su equipo.

Solicita una pieza de muestra. Ya hemos dejado claro que las especificaciones de una impresora 3D no son una buena forma de evaluar lo que es capaz de producir. Para ver si una impresora satisface tus necesidades, pide al fabricante que te envíe una muestra, como esta pieza de muestra gratuita de Formlabs. Cuando hayas recibido la muestra, solicita a la empresa que te proporcione más información. Por ejemplo:

  • ¿Cuánto tardó en imprimirse?
  • ¿Cuánto material se utilizó?
  • ¿Cuál es el grosor de capa?

Si haces esto unas cuantas veces con empresas distintas, verás que el acabado de la superficie obtenido con distintas impresoras puede variar, incluso con la misma altura de capa.

Pide piezas de muestra personalizadas. No todas las empresas estarán dispuestas a hacerlo, pero por preguntar no se pierde nada. Ver tu diseño impreso te ayudará a entender lo que puedes esperar cuando empieces a utilizar la máquina. Si la mayoría de tus piezas son propiedad intelectual protegida, intenta diseñar una pieza con rasgos similares para no tener que preocuparte por los acuerdos de confidencialidad.

Cuando envíes un diseño de una pieza personalizada, asegúrate de que el diseño sea representativo de tu negocio o del uso típico que vayas a darle a la impresora. Para la mayoría de las aplicaciones de creación de prototipos, suelo recomendar enviar un diseño que represente aproximadamente un 80 por ciento de tu negocio. Enviar una pieza complicada que represente solo un pequeño porcentaje de lo que vas a imprimir puede llevarte a adquirir una impresora que no sea ajuste realmente a tu trabajo.

Busca guías de diseño. La mayoría de los fabricantes de impresoras 3D han publicado guías de diseño que ayudan a los clientes a entender cómo utilizar y diseñar mejor modelos para sus impresoras. Guías como la guía de diseño de Formlabs proporcionan especificaciones para distintos tipos de relieves y características.