¿Cómo evaluar la precisión, la fiabilidad y la tolerancia de una impresora 3D?
¿Hay alguna diferencia entre estos conceptos? ¿Qué significan cuando se trata de la fabricación aditiva? Entenderlo te ayudará a gestionar mejor todo el proceso de impresión.
Para ayudar a crear una imagen mental del significado y la diferencia entre estos términos, utilizaremos el ejemplo del objetivo.
Precisión: grado de conformidad con una norma o valor conocido
El centro de la diana representa el valor real: la precisión indica lo cerca que está una medición de este valor. Cuanto más se acerque al centro de la diana, más preciso será el “disparo”. Trasladando esta imagen al mundo de la impresión 3D, el valor real es equivalente al tamaño del diseño en el archivo CAD. ¿Cuánto se acercará la impresión 3D al diseño digital?
Fiabilidad: Repetibilidad de una medida
La fiabilidad indica el grado de repetibilidad de una medición: ¿cuál es la uniformidad de los disparos al blanco? Puede decirse que la fiabilidad mide la coherencia, que no se corresponde necesariamente con la exactitud y el centro del objetivo. En la impresión 3D, esta característica indica la fiabilidad de la máquina. Da una indicación de lo seguro que puedes estar de que siempre obtendrás el resultado esperado.
Tolerancia: desviación admisible de una norma
La tolerancia indica el margen de variación aceptable con respecto al diseño.
Se trata de un valor que, por tanto, puede variar en función del tipo de diseño y de la pieza individual: la tolerancia requerida puede ser, por ejemplo, mucho más estricta para un conjunto mecánico que la tolerancia aceptable para una simple caja.
Con el mecanizado CNC, las piezas se adaptan gradualmente a tolerancias cada vez más estrictas con el proceso sustractivo.
Con la impresión 3D, la pieza se fabrica en un único paso automatizado, en el que la complejidad de la pieza no afecta a los costes. Por lo tanto, la fabricación aditiva es especialmente adecuada para realizar socavones y superficies complicadas sin coste adicional. Si se requieren tolerancias más estrictas, las piezas impresas en 3D pueden mecanizarse fácilmente si es necesario.
La elección de una máquina más o menos precisa depende de los requisitos específicos y de la aplicación.
En ciertos casos, puede ser mucho más importante poder confiar en un resultado de impresión consistente, es decir, preciso, pero no necesariamente exacto. Este podría ser el caso de una impresora FDM de bajo coste para su uso en la educación o una primera aproximación a la impresión 3D. Si se hiciera un modelo conceptual, para dar una idea general del producto, la precisión de la impresión no sería crítica.
Si tuviera que imprimir una pieza para el sector dental, la precisión sería imprescindible.
¿Qué factores pueden influir en la fiabilidad y precisión de la impresión 3D?
No hay ningún elemento que determine estos valores. Hay muchos factores que influyen en el resultado final.
1 – Tecnología de impresión
Independientemente de la tecnología elegida, con la impresión 3D el proceso de fabricación de objetos es aditivo: la pieza se construye capa a capa, añadiendo material gradualmente. En consecuencia, cada capa se presta a la introducción potencial de una inexactitud.
En la tecnología 3D de hilo, el material de impresión se extruye a través de una boquilla. Dentro de las tolerancias permitidas, esta tecnología permite imprimir piezas precisas. Sin embargo, no es la opción más adecuada para producir piezas con detalles especialmente complejos.
Cuando se imprime con tecnología SLA (estereolitografía), la resina de las distintas capas se polimeriza mediante un láser de alta precisión, lo que permite obtener un mayor grado de detalle y resultados más fiables y de alta calidad. Se considera la tecnología de impresión 3D más precisa.
La impresión por sinterización selectiva por láser (SLS) se basa en un láser que funde con precisión sólo el polvo de nailon con el que choca, convirtiéndolo en una pieza sólida. Esta tecnología ofrece resultados con un excelente equilibrio de fiabilidad y precisión.
La resolución XY se identifica a veces erróneamente como una indicación de la precisión de una impresora 3D: en realidad, este valor no representa realmente la precisión final de la máquina. Para las impresoras de procesamiento digital de la luz, la resolución XY es el tamaño de los píxeles proyectados. Sin embargo, no sería correcto decir que una impresora con un tamaño de píxel proyectado de 75 micras tiene una precisión de máquina de ± micras.
Hay otros factores que pueden afectar a la precisión de una máquina: desde los componentes hasta la calibración, pasando por los materiales y el ecosistema en su conjunto. La mejor manera de evaluar una impresora 3D es, por tanto, inspeccionar las piezas reales impresas con esa máquina.
2 – Material
Las propiedades del material de impresión 3D utilizado pueden influir en la probabilidad de que una impresión se deforme. En consecuencia, dependiendo del material elegido para la impresión, la precisión de una pieza puede variar. Hay resinas especialmente adecuadas para imprimir piezas con paredes muy finas sin que se deformen.
La elección del material más adecuado depende también, obviamente, de la aplicación. Para el sector dental, por ejemplo, en el que, como ya hemos mencionado, la precisión es crucial, existen resinas específicas que garantizan un resultado extremadamente consistente.
3 – Ecosistema
El éxito de la impresión 3D requiere algo más que la atención a la fase de impresión: todo el proceso es importante. Empezando por el diseño, luego el programa de corte, la elección del material más adecuado, la temperatura de funcionamiento, las herramientas de posprocesamiento… todas estas piezas contribuyen a lograr el resultado final deseado.
Por tanto, no basta con tener una “buena” impresora 3D. Es necesario invertir en el uso de buenos materiales específicamente diseñados para una determinada aplicación y tener en cuenta todos los factores que pueden afectar al resultado.
Es importante tener en cuenta desde el principio el grado de fiabilidad, tolerancia y precisión que se requiere en un proyecto. Una comprensión adecuada de estos tres términos facilitará el análisis de la calidad de la impresión y ayudará a optimizar el proceso de impresión 3D.
