Cómo imprimir en 3D modelos mayores que el volumen de impresión de tu impresora 3D

¿Todavía no tienes una impresora 3D de gran formato? No dejes que el volumen limite lo que puedes lograr con una impresora 3D de escritorio compacta. Dividir un modelo en piezas más pequeñas que se puedan combinar tras la impresión es una buena solución para imprimir objetos en 3D de gran tamaño que no caben en una base de impresión: al fin y al cabo, tu teléfono móvil o incluso un puente de carretera también están formados por componentes individuales.

Dividir una pieza también puede ser la mejor manera de obtener un resultado de alta calidad, incluso si se trata de una pieza que se puede construir entera de una sola impresión. Esto sucede cuando las distintas superficies o los lados opuestos de una pieza no deben mostrar marcas de soportes, cuando un diseño tiene salientes complejos o cuando un modelo contiene cavidades que atraparían la resina en su interior durante la impresión.

La impresión 3D de múltiples piezas también da pie a nuevas oportunidades, como la creación de conjuntos formados por varios materiales o la posibilidad de combinar piezas impresas en 3D flexibles y rígidas para simular el sobremoldeo.

Ensamblar varias piezas requiere tener una forma de unirlas. Cuando vayas a elegir un método para combinar las piezas, lo primero que deberías tener en cuenta es la resistencia de los puntos de unión, que depende del uso final que se les vaya a dar a las piezas:

• Fijación química: Utiliza un agente adhesivo para piezas artísticas, modelos a escala y formas complejas que no estén diseñadas para un uso funcional o para soportar impactos.

• Fijación mecánica: Añade roscas o cavidades a las piezas funcionales para ingeniería que requieran una conexión mecánica sólida o si es necesario juntar y separar repetidamente los componentes.

En esta guía nos vamos a centrar en la creación de modelos impresos en 3D por estereolitografía (SLA) compuestos por varias piezas utilizando fijación química. Sigue leyendo para aprender el proceso paso a paso, desde cómo dividir tu modelo hasta cómo posacabarlo y darle un acabado.

Nosotros recomendamos dos métodos para dividir los modelos:

• Añadir alineadores, es decir, elementos del diseño que permitirán que las piezas se alineen por sí mismas. 
• Dividir las piezas de manera simple con cortes rectos, que harán que debas alinearlas durante el proceso de fijación.

Independientemente del método que elijas, si dispones de un gran número de piezas es buena idea añadir un identificador único (como letras o números) a cada pieza para que te sea más fácil resolver el rompecabezas durante el montaje. La herramienta de etiquetado de PreForm permite añadir texto en relieve o grabado al modelo mientras preparas la impresión.

Utiliza la herramienta de diseño asistido por ordenador (CAD) que prefieras para dividir tu modelo 3D y añadir alineadores básicos, como ranuras, pasadores, acanaladuras, rebajes o bordes, o alineadores complejos, como colas de milano e incisiones que sigan las dobleces existentes en el modelo.

En un mundo perfecto, estos alineadores simplificarían el proceso de alinear y montar tus piezas, pero lo cierto es que pueden acabar creando más problemas si el resultado se aleja lo más mínimo de tus modelos en 3D y no se alinean a la perfección. Por lo tanto, solo debes utilizar alineadores si tu impresora es capaz de imprimir piezas con precisión dimensional que no se vayan a deformar. 

Por ejemplo, con la impresora 3D de estereolitografía enmascarada (MSLA) Form 4 de Formlabs se pueden imprimir piezas muy precisas, ya que sus tolerancias dimensionales en XY de ±0,15 % aseguran que incluso los conjuntos de piezas complejos encajen bien entre sí.

Dividir tu modelo con líneas rectas implica un proceso de diseño menos complejo que añadir alineadores. Los cortes rectos también funcionan mejor si las piezas se deforman ligeramente o si tienen un mayor grado de variación dimensional por haberlas impreso con una impresora 3D menos precisa.

Como punto negativo, los cortes rectos pueden implicar más tiempo de montaje, ya que tienes que alinear cada pieza de forma manual y asegurarte de que permanezcan en la posición correcta hasta que el adhesivo las una por completo.

El proceso de impresión 3D por estereolitografía (SLA) crea piezas totalmente densas por defecto. Dependiendo de tu diseño, puede que esto no sea necesario a la hora de imprimir objetos de gran tamaño en 3D. En estos casos, imprimir en 3D la carcasa exterior o hacer un diseño hueco son buenas soluciones para lograr un ahorro importante de material y tiempo. Cuando imprimas modelos huecos con una impresora 3D SLA de resina, asegúrate de añadir orificios de drenaje que permitan que la resina líquida salga del modelo.

Si utilizas una impresora 3D SLA de Formlabs, PreForm incluye herramientas para ahuecar los modelos y añadirles orificios de drenaje. Otra opción es usar software CAD como Meshmixer; infórmate más al respecto en nuestra guía para ahuecar modelos 3D.

Una vez que las impresoras ya están impresas y posacabadas según las recomendaciones del material, llega el momento de unirlas. Recomendamos tres métodos para unir las piezas, dependiendo del tamaño y del uso final que se les vaya a dar.

Para las piezas más grandes que requieran la máxima resistencia de adhesión, utiliza resina epoxi de 5-30 minutos. Es el método que más tiempo de trabajo supone, lo que ayuda a la hora de ajustar la posición de las piezas impresas en 3D más grandes, pero también ralentiza el proceso de montaje. La mayoría de las resinas epoxi de cinco minutos no cambian de forma tras esos cinco minutos y alcanzan aproximadamente el 75 % de su resistencia de curado en menos de una hora.

Otra opción es el cianoacrilato (CA, pegamento instantáneo), que crea una unión rápida y bastante resistente, lo que lo convierte en una opción ideal para piezas de tamaño mediano o pequeño. Limpia la pieza a conciencia antes de aplicar el pegamento a la superficie, ya que el cianoacrilato no se adhiere bien a las superficies sucias. La resistencia a los impactos del cianoacrilato era moderada, por lo que no se recomienda usarlo en situaciones en las que las piezas vayan a recibir impactos fuertes.

Para las piezas más pequeñas también puedes utilizar la resina líquida de tu impresora 3D SLA. Vierte un poco de resina en una bandeja desde la botella o el cartucho, utiliza un cuentagotas o una jeringa para recogerla y aplícala a la superficie para que favorezca la adhesión. Une las piezas y limpia el exceso de resina que pueda haber salido de la unión alrededor de los bordes. Para solidificar la resina y unir las piezas, utiliza un bolígrafo láser de luz ultravioleta de 5 mW (con una longitud de onda de 405 mm) y apunta con él hacia la zona de adhesión de las piezas.

Este método crea una unión química, como si hubieses impreso la pieza en tu impresora 3D SLA, pero solo se debe aplicar a superficies de adhesión pequeñas, ya que el bolígrafo de luz de baja potencia no puede penetrar en el modelo a una profundidad suficiente como para crear una unión fuerte.

Nota: Cuando trabajes con resinas, asegúrate de llevar equipo de protección, incluyendo gafas protectoras y guantes.

Cuando el modelo esté ensamblado, es el momento de darle un acabado. Este paso consiste en corregir la geometría de la pieza para garantizar que tenga una superficie uniforme acorde con tu modelo original en 3D y un acabado estético para que puedas pintar la superficie de manera uniforme.

Dependiendo de la precisión de tu impresora y del tamaño de las piezas impresas, es casi inevitable que se produzcan pequeños vacíos o imperfecciones en los puntos de unión. Algunos tipos de masilla para automóviles, como la Bondo 907, se adhieren bien a la resina y se deberían aplicar a la superficie en capas finas para corregir las imperfecciones. Otra opción es utilizar resina para llenar las costuras y curarla con un bolígrafo UV. Lija la pieza con suavidad cuando se seque cada capa para contribuir a que la pieza adopte su forma final.

El lijado te ayudará a eliminar las marcas de los soportes y las imperfecciones que hayan quedado en tu modelo. Empieza por lijar en seco la superficie con cuidado utilizando un papel de lija de grano 150 para eliminar las marcas más grandes de los soportes y nivelar los bordes por donde se unen las piezas. Cuando la superficie de la pieza sea uniforme, líjala en húmedo con un papel de lija de grano 320 para eliminar todas las líneas de capa restantes. Mueve el papel de lija con movimientos aleatorios para evitar que se creen vetas. Por lo general, estos dos pasos crearán una superficie lo suficientemente lisa, pero puedes seguir aumentando el tamaño del grano del papel de lija duplicándolo cada vez y lijar la pieza entera en húmedo hasta que obtengas el acabado que desees.

Para las piezas grandes, puedes ahorrar bastante tiempo si combinas el lijado eléctrico y el manual. Las lijadoras eléctricas funcionan bien en superficies grandes y planas, pero pueden destruir con facilidad los pequeños detalles, las esquinas afiladas y los contornos sutiles que produce la impresión SLA. El lijado eléctrico también crea mucho polvo, así que asegúrate de preparar la zona de trabajo adecuadamente.

Nota: Las herramientas eléctricas requieren tu total atención y debes llevar equipo de protección cuando las utilices. Es muy fácil dejar la lijadora parada más de lo debido en una zona de la pieza, lo que puede desgastar esa área rápidamente sin que te des cuenta.

Cuando acabes de lijar tu modelo, sumérgelo en agua con jabón para quitar el polvo o los restos que hayan quedado y sécalo por completo antes de pasar al último paso.

La imprimación garantiza la adhesión de la pintura a la superficie y puede indicarte lugares donde se necesita más lijado o donde se deben eliminar las marcas de soporte que no hayas visto. Una imprimación genérica de plástico en color gris mate muestra los detalles excepcionalmente bien. Aplica varias capas finas a la superficie para obtener mejores resultados. Sigue lijando las zonas más difíciles, aplica una ligera capa de imprimación de nuevo y repite el proceso hasta que toda la pieza tenga una superficie uniforme. Aprende más acerca del lijado y la imprimación en nuestra guía exhaustiva.

Nota: Cuando apliques la imprimación y la pintura a la pieza, usa equipo de protección, incluyendo una mascarilla o respirador diseñado para protegerte de los vapores que liberan las pinturas.

Si quieres conseguir un acabado en varios colores, es necesario que cubras partes de tu modelo mediante el enmascaramiento. En primer lugar, decide el orden en el que pintarás tu modelo dependiendo del color, la opacidad y el tamaño de las zonas que irán pintadas con un color específico. Empieza con las partes más pequeñas de forma que no tengas que cubrir tanta superficie cuando apliques el color principal a las zonas más grandes de tu pieza. Utiliza cinta de pintor para cubrir los bordes y las esquinas y láminas de papel para cubrir las secciones más grandes. Las guías hechas con cinta (cortadas con láser) también pueden ser útiles para crear líneas limpias, círculos y formas complejas.

Como con la imprimación, aplica varias capas finas de pintura en vez de una capa gruesa para lograr mejores resultados. La mayoría de aerosoles funcionan mejor en ambientes cálidos ligeramente húmedos y sin viento, pero comprueba siempre el bote de pintura o la documentación técnica para consultar las recomendaciones del fabricante.

Ten en cuenta el tiempo que tarda la pintura en secarse: deja reposar las capas antes de pintarlas del mismo color y deja que la pintura se seque por completo antes de aplicar uno nuevo. 

Aprende todo lo que necesitas saber acerca de cómo pintar piezas impresas en 3D en nuestra guía exhaustiva.

Adrian Tanner, ingeniero de sistemas ópticos de Formlabs, imprimió en 3D esta réplica de R2-D2 formada por 105 piezas impresas en 3D en una impresora SLA de Formlabs. Incluso tiene en su interior piezas electrónicas funcionales que tomó prestadas de la Form 2: los motores del galvanómetro para emitir sonidos, el dispensador de cartuchos para las luces y el motor del eje Z para el motor de la cabeza.

Elimina la parte del tiempo de entrega que corresponde a la externalización o al trabajo manual de montaje de las impresiones 3D de gran tamaño con la Form 4L. Con un volumen de impresión de 24,2 litros (4,6 veces el volumen de impresión de la Form 4), la Form 4L es una impresora rápida, fiable y precisa. Resuelve grandes problemas con piezas grandes en menos de seis horas o crea prototipos a gran escala en menos de una jornada laboral.

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