Defectos en piezas fabricadas por impresión 3D FFF: causas y soluciones

Hoy comenzamos una serie de entradas destinadas a hablar de problemas en impresión 3D asociados a defectos que se observan en las piezas que se han fabricado utilizando la tecnología FFF.

En ocasiones ocurre que, tras un tiempo de proceso de impresión, nos encontramos con ciertos errores en las piezas impresas que son inesperados. Las causas pueden ser varias, y es muy complejo asignar una causa sin ver la pieza errónea concreta.

Sin embargo, es interesante saber cuáles pueden ser los motivos para algunos errores comunes, y qué componentes de la impresora están ligados a ellos. Necesitamos saber qué ha pasado y por qué ha pasado, para así identificar cómo podemos solucionarlo.

Los defectos en las piezas pueden estar asociados a diferentes causas, desde la configuración de algunos parámetros en el software utilizado, hasta posibles fallos mecánicos o eléctricos de la máquina.

Ante la complejidad del motivo que genera el defecto en la pieza impresa, nos encontraremos con casos cuyos fallos son fácilmente perceptibles y solubles; y otros que requerirán un mayor esfuerzo por vuestra parte para solucionarlos.

Para facilitar el estudio estableceremos cuatro categorías que iremos analizando en sucesivas entradas del Blog:

• Problemas de deformación.
• Problemas de capa.
• Problemas en la extrusión.
• Problemas de acabado superficial.

Dentro de la categoría de las deformaciones, nos encontraremos principalmente con cuatro tipos de problemas:

• Desplazamiento de capas.
• Deformación en las capas.
• Warping.
• Pérdida completa de forma en las piezas, incluso con acumulación de plástico alrededor.

A lo largo de esta entrada nos centraremos en analizar este primer conjunto de problemas.

Desplazamientos de capas

¿Qué ha pasado?

Nos encontramos con piezas escalonadas, donde una o varias capas se han desplazado en alguna de las direcciones paralelas a la base de impresión (ejes X o Y), como se observa en las siguientes imágenes:

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  Desplazamiento de una capa

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  Desplazamiento de múltiples capas

¿Por qué ha pasado?

Las causas más frecuentes son:

• Sistema de transmisión mal ajustado en el eje correspondiente. Por ejemplo, si la correa dentada estuviera floja, podría no agarrarse bien a poleas y/o rodamientos.
• Reseteo del driver por temperatura, haciendo que el motor deje de funcionar instantáneamente.
• Funcionamiento deficiente de los drivers de potencia, o mala calibración de los mismos, provocando que los motores no se muevan convenientemente.

¿Cómo solucionarlo?

Estos problemas son fáciles de solucionar siguiendo las siguientes instrucciones:

• Revisar periódicamente la tensión de las correas, ajustándola si fuera necesario.
• Mantener los drivers bien refrigerados, comprobando el estado de ventiladores y disipadores.
• Revisar la calibración de los drivers, tal y como se indica en nuestra entrada Motores paso a paso en impresión 3D (III).

Deformación en las capas

¿Qué ha pasado?

En este caso aparecen capas deformadas, en ocasiones fundidas con las superiores e inferiores, incluso presentando cambios de color del plástico entre ellas. Las paredes se expanden hacia fuera y aparecen bultos, como muestra la siguiente imagen:

¿Por qué ha pasado?

Este problema se debe, generalmente, a que no está dando tiempo a que las capas impresas se enfríen antes de que el extrusor vuelva a pasar por encima de ellas para imprimir la siguiente. Por lo tanto, las capas se imprimen sobre plástico aún fundido y fácilmente deformable.

¿Cómo solucionarlo?

La forma de solucionarlo es:

• Si tiene ventilador de capa activarlo si está desactivado, o modificar su configuración para ampliar su efecto.
• Si no lo tiene, relizar una copia de la pieza para que, mientras está imprimiendo las capas de la copia, haya transcurrido el suficiente tiempo para que se hayan enfriado las de la pieza original.
• Imprimir a una velocidad más lenta.

Warping

¿Qué ha pasado?

La pieza se comba por las esquinas, llegando incluso a despegarse completamente de la base. Ocurre a pesar de que la base esté bien nivelada, como muestran las siguientes imágenes.

Es un problema muy común en impresión 3D cuando se utilizan ciertos plásticos, como por ejemplo ABS, y ya hemos hablado de ello en otras entradas del Blog en relación a Consejos de impresión 3D.

¿Por qué ha pasado?

Las causas más comunes son:

• Problemas de adherencia, cuando no se ha tenido suficiente cuidado con los factores de adherencia adecuados para el tipo de plástico y superficie de impresión utilizados.
• Ciertas geometrías pueden ser más propensas a provocar este efecto debido a las tensiones internas que producen en las piezas a medida que el plástico depositado se enfría.
• La cama no está bien nivelada, y la primera capa impresa no se adhiere bien de forma uniforme.

¿Cómo solucionarlo?

Solucionar el warping puede llegar a ser muy complicado en determinadas situaciones, pero siempre es conveniente tener en cuenta que:

• Conviene conocer las características de adherencia del plástico que se está utilizando, y precalentar la cama cuando sea necesario. Existen productos específicos para impresión 3D que mejoran la adherencia. Un ejemplo es Dimafix®, que como comentamos en anteriores entradas elimina el warping con ABS usando cama caliente.
• Ante geometrías complicadas, un menor porcentaje de relleno y mayor número de perímetros en las piezas puede ayudar a reducir tensiones internas.
• Una correcta nivelación de la cama y calibración de la altura del eje Z son esenciales.

Pérdida completa de forma y acumulaciones de plástico

¿Qué ha pasado?

La pieza se ha despegado de la base y la impresora ha seguido extruyendo material de manera que las capas no se han adherido unas a otras. Al desplazarse la pieza, el filamento no se ha extruido en la posición adecuada; la impresora ha seguido las instrucciones correctas pero la pieza se ha ido moviendo, produciendo un resultado parecido al de la imagen:

¿Por qué ha pasado?

Entre las causas más probables podemos destacar:

• Mala preparación de la cama, con temperaturas demasiado bajas para el material usado y/o ausencia de tratamientos de fijación.
• Descensos en la temperatura de la cama durante la impresión, provocados por fallos de funcionamiento como por ejemplo medidas incorrectas de los sensores.

¿Cómo solucionarlo?

Según cuál de las dos causas influya, el problema no será igual de fácil de solucionar:

• Para evitar una mala preparación de la cama, debemos conocer bien las propiedades de los materiales que estemos utilizando para elegir un rango de temperaturas de cama y extrusión correcto.
• Si la temperatura de la cama ha descendido durante la impresión, se debe comprobar el estado de la alimentación eléctrica de la cama y del termistor que incluye. Puede ocurrir que el termistor simplemente se haya descolocado, haciendo mal contacto con la cama, pero también puede haberse estropeado. Si nuestro software de control de la impresora no detecta la cama es un claro síntoma de avería.

Como siempre, esperamos que os haya gustado y no dudéis en comentar con vuestras dudas y experiencias. En las próximas entradas continuaremos tratando algunos de estos problemas.

¡Hasta la próxima!