La impresión 3D es una tecnología asombrosa que tiene una enorme importancia en muchas industrias, principalmente debido a su capacidad para imprimir materiales resistentes, con formas poco ortodoxas. Algunas tecnologías todavía no pueden producir sin problemas algunas formas que la impresión 3D sí puede.

Así que cabe preguntarse qué materiales no pueden imprimirse en 3D.

Materiales como la madera, la tela, el papel y las rocas no pueden imprimirse en 3D porque se quemarían antes de poder fundirse y extruirse a través de una boquilla.

Este artículo tratará de responder a algunas preguntas habituales sobre las capacidades y limitaciones de la impresión 3D, en términos de materiales que se pueden y no se pueden imprimir, así como de formas.

¿Qué materiales no se pueden imprimir en 3D?

La principal respuesta aquí es que no se puede imprimir con materiales que no se puedan fundir, en un estado semilíquido que se pueda extrudir. Si nos fijamos en cómo funcionan las impresoras 3D FDM, funden materiales termoplásticos de una bobina, con tolerancias ajustadas de ±0,05 e inferiores.

Los materiales que se queman en lugar de fundirse a altas temperaturas van a tener dificultades para ser extruidos a través de una boquilla.

Siempre que pueda satisfacer el estado semilíquido y las tolerancias, debería poder imprimir en 3D ese material. Muchos materiales no satisfacen estas propiedades.

Por otro lado, también podemos utilizar polvos para metales en un proceso llamado Sinterizado Selectivo por Láser (SLS), que utiliza un láser para sinterizar material en polvo y unirlo para crear un modelo sólido.

Los materiales que no pueden imprimirse en 3D son:

• Madera auténtica, aunque podemos crear un híbrido de PLA y vetas de madera
• Telas/Tejidos
• Papel
• Roca - aunque podrías fundir material volcánico como el absalto o la riolita.

La verdad es que no se me ocurren muchos materiales que no se puedan imprimir en 3D, ¡realmente se puede hacer que la mayoría de los materiales funcionen de una forma u otra!

Puede que sea un poco más fácil mirar hacia el otro lado de esta pregunta para obtener más conocimientos sobre los materiales dentro del espacio de la impresión 3D.

¿Qué materiales pueden imprimirse en 3D?

Bien, ya sabe qué materiales no se pueden imprimir en 3D, pero ¿qué pasa con los materiales que sí se pueden imprimir en 3D?

• PLA
• ABS
• Metales (titanio, acero inoxidable, cromo-cobalto, aleación de níquel, etc.)
• Policarbonato (filamento muy resistente)
• Alimentación
• Hormigón (casas impresas en 3D)
• TPU (material flexible)
• Grafito
• Biomateriales (células vivas)
• Acrílico
• Electrónica (placas de circuitos)
• PETG
• Cerámica
• Oro (posible, pero este método sería bastante ineficaz)
• Plata
• Nylon
• Vidrio
• PEEK
• Fibra de carbono
• PLA relleno de madera (puede tener alrededor de un 30% de partículas de madera y un 70% de PLA)
• PLA con contenido de cobre ("80% de contenido de cobre")
• HIPS y muchos más

Le sorprendería saber hasta qué punto se ha desarrollado la impresión 3D en los últimos años, con todo tipo de universidades e ingenieros creando nuevos métodos para imprimir en 3D distintos tipos de objetos.

Incluso la electrónica puede imprimirse en 3D, algo que la mayoría de la gente nunca habría pensado que fuera posible.

Sí, también existen impresoras 3D biológicas que se utilizan para imprimir células vivas. Su precio oscila entre los 10.000 y los 200.000 dólares y básicamente utilizan la fabricación aditiva de células y material biocompatible para crear capas de una estructura viva que puede imitar los sistemas vivos naturales.

Cosas como el oro y la plata pueden convertirse en objetos tridimensionales con la ayuda de la impresión 3D, pero no se imprimen realmente en 3D. Se hacen mediante un proceso de impresión de modelos de cera, fundición, fusión del oro o la plata y, a continuación, vertido de ese oro o plata fundidos en la pieza fundida.

A continuación se muestra un interesante vídeo que muestra cómo se puede crear un anillo de tigre de plata, desde el diseño hasta el anillo final.

El proceso es realmente especializado y requiere herramientas y equipos adecuados para hacerlo funcionar, pero lo mejor de todo es lo detallado que resulta el modelo y cómo se crea con la importante ayuda de la impresión 3D.

La personalización con la impresión 3D es lo mejor de la tecnología, poder personalizar tus propios objetos con facilidad.

¿Qué formas no se pueden imprimir en 3D?

En la práctica, le va a resultar difícil encontrar qué formas no se pueden imprimir en 3D porque existen muchas técnicas de impresión 3D que pueden superar las limitaciones.

Creo que encontrarás varias formas y modelos asombrosamente complejos mirando la Mathematical Tag en Thingiverse.

¿Qué te parecen los Puzzle Knots, creados por SteedMaker en Thingiverse?

O el nudo trébol, creado por shockwave3d en Thingiverse.

Las formas que FDM tiene problemas para imprimir, normalmente se pueden hacer con impresión SLA (curando la resina con rayos láser) y viceversa.

Las impresoras 3D normales pueden tener problemas para imprimir:

• Formas que tienen poco contacto con el lecho, como las esferas
• Modelos con bordes muy finos, como plumas
• Impresiones 3D con grandes voladizos o impresión en el aire
• Objetos muy grandes
• Formas con paredes finas

Muchos de estos problemas pueden superarse utilizando diversos métodos de impresión asistida, como el uso de estructuras de soporte para los voladizos, el cambio de orientación para que las partes delgadas no sean la base de la impresión, el uso de balsas y rebordes como base sólida, e incluso la división de los modelos en piezas.

Formas con poco contacto con la cama

Las formas que tienen una base pequeña y poco contacto con la cama no se pueden imprimir directamente en 3D como otras formas. La razón es simplemente que el objeto se saldrá de la cama incluso antes de que se complete la impresión.

Por eso no se puede crear fácilmente un objeto esférico, ya que el contacto con la superficie es demasiado pequeño y el cuerpo es demasiado grande como para que se desprenda durante el proceso.

La balsa es una malla de filamentos que se coloca sobre la plataforma de construcción, en la que se imprime la primera capa del modelo.

Bordes finos como plumas

La impresión 3D de características muy finas como una pluma, o el filo de un cuchillo es casi imposible con la impresión 3D debido a la orientación, la precisión XYZ y el método general de extrusión.

Esto sólo podría hacerse en máquinas extremadamente precisas de unas pocas micras, e incluso así no sería capaz de conseguir realmente bordes tan finos como se quisiera. La tecnología primero tiene que aumentar su resolución hasta pasar la finura deseada que se quiere imprimir.

Impresiones con grandes voladizos o impresiones en el aire

Los objetos con grandes partes salientes son difíciles de imprimir, y a veces resulta imposible.

Este problema es sencillo: si las formas que se están imprimiendo cuelgan demasiado de la capa anterior y su tamaño es grande, se romperán antes de que la capa pueda formarse correctamente en su lugar.

La mayoría de la gente pensaría que no se puede imprimir encima de nada, porque tiene que haber algún tipo de base, pero cuando realmente se marca en su impresora 3D junto con la configuración, un fenómeno llamado puente puede realmente ser útil aquí.

Cura dispone de algunas ayudas para mejorar nuestros voladizos con la opción "Activar configuración de puentes".

La conexión puede mejorarse significativamente con los ajustes adecuados, junto con un conducto Petsfang, como se puede ver en el vídeo a continuación.

Consiguió imprimir en 3D con relativo éxito un voladizo de 300 mm de longitud, ¡lo cual es impresionante! Cambió la velocidad de impresión a 100 mm/s y 70 mm/s para el relleno, pero sólo porque la impresión tardaría mucho tiempo, por lo que es muy posible que se obtengan resultados aún mejores.

Por suerte, también podemos fabricar torres de apoyo bajo estos grandes voladizos, para sostenerlos y permitir que mantengan su forma.

Impresiones 3D muy grandes

La mayoría de las impresoras 3D FDM oscilan entre unos 100 x 100 x 100 mm y 400 x 400 x 400 mm, por lo que encontrar una impresora 3D que pueda imprimir objetos grandes de una sola vez va a ser difícil.

La impresora 3D FDM más grande que he encontrado es la Modix Big-180X, que tiene un enorme volumen de 1800 x 600 x 600 mm y pesa 160 kg.

No es una máquina a la que se pueda esperar tener acceso, así que, mientras tanto, tenemos que ceñirnos a nuestras máquinas más pequeñas.

No todo es malo, porque tenemos la posibilidad de dividir los modelos en piezas más pequeñas, imprimirlas por separado y unirlas después con una sustancia adhesiva como el superglue o el epoxi.