Lección 8.1Dar formaCapítulo 8 · Fabricación aditiva

FDM (modelado por deposición fundida)

Extruye filamento de plástico fundido a través de una boquilla móvil (extrusión de material)

El FDM (modelado por deposición fundida, también llamado FFF) construye una pieza empujando plástico fundido por una boquilla fina, capa sobre capa. Es la impresora 3D de sobremesa que hay detrás de los soportes de móvil, las figuras de juguete y los mandos de repuesto. Importa porque convierte un archivo digital en una pieza de plástico real en pocas horas, sin molde ni utillaje.

Foto: HRostamani, CC BY-SA 4.0, vía Wikimedia Commons

Impresora FDM, vista lateral: recorrido del filamento, extrusor caliente, capas y soportesLos números en círculo corresponden a los pasos de abajo; las capas están dibujadas mucho más gruesas de lo que son en realidad.

FDM (modelado por deposición fundida) en un minuto, por MecMade

Cómo funciona

Corta el modelo en capas. Un software llamado laminador corta el modelo 3D en capas horizontales finas. Después escribe la trayectoria de herramienta (la ruta exacta que seguirá la boquilla en cada capa).
Alimenta el filamento. Unos engranajes de arrastre sujetan un hilo de plástico llamado filamento, normalmente de 1,75 mm de grosor, y lo empujan de forma constante hacia el extrusor caliente.
Fúndelo. Un bloque calefactor calienta el plástico a unos 190–260 °C, según el material. Se ablanda hasta formar una pasta espesa, como pasta de dientes tibia.
Dibuja una capa. El cabezal se mueve en X e Y y deposita un cordón por la boquilla, normalmente de 0,4 mm de ancho. Traza primero las paredes exteriores y luego rellena el interior con un patrón disperso llamado relleno.
Sube un escalón y repite. La placa baja (o el cabezal sube) una altura de capa, normalmente 0,1–0,3 mm. La capa siguiente se funde sobre la de abajo, todavía caliente, cientos de veces.
Retira y limpia. Cuando se enfría, sacas la pieza de la placa. Los soportes (andamios temporales impresos bajo los voladizos) se rompen con la mano, y puedes lijar o pintar la superficie.

Datos clave

Materiales: Termoplásticos (plásticos que se ablandan al calentarlos): PLA, PETG, ABS, ASA, TPU flexible, nailon, policarbonato, calidades con fibra; PEEK y ULTEM en máquinas industriales
Piezas típicas: Prototipos, carcasas, soportes, plantillas y utillajes de sujeción, repuestos, modelos de exposición
Tamaño de pieza: Normalmente hasta unos 25 cm por lado en impresoras de sobremesa; las máquinas industriales llegan a aproximadamente 1 m
Precisión: Unos ±0,2–0,5 mm (unas pocas décimas de milímetro); mejor en máquinas industriales
Acabado superficial: Líneas de capa visibles y una superficie mate con estrías; lisa solo tras lijar, rellenar o recubrir
Tamaño de lote adecuado: De 1 a unos pocos cientos de piezas; las granjas de impresión con muchas impresoras llegan más lejos
Coste de utillaje y máquina: Sin utillaje; las impresoras de sobremesa cuestan de unos cientos a unos pocos miles de dólares, los sistemas industriales de decenas a cientos de miles
Velocidad: Lento: menos de una hora para un clip pequeño, un día o más para una pieza grande

Ventajas y límites

Ventajas

La forma más barata y accesible de hacer una pieza de plástico a partir de un archivo
Sin utillaje, así que un cambio de diseño no cuesta nada
Plásticos de ingeniería reales, incluidos los tenaces, los resistentes al calor y los flexibles
El relleno disperso hace piezas ligeras que ahorran material

Límites

Líneas de capa visibles y un acabado rugoso
Más débil entre capas que a lo largo de ellas (anisótropo, es decir, la resistencia depende de la dirección)
Los voladizos necesitan soportes, que dejan marcas
Lento, y el coste por pieza apenas baja con la cantidad

Dónde se usa

Diseño de productoModelos conceptuales y prototipos funcionales de carcasas, clips y mandos
FabricaciónPlantillas, utillajes, calibres y pinzas a medida para líneas de montaje
Aeroespacial y automociónPrototipos, utillaje y piezas de interior de baja serie en plásticos ignífugos
SanidadModelos anatómicos para planificar cirugías, piezas ortopédicas a medida
Educación y aficionesProyectos de clase, accesorios de cosplay, repuestos para el hogar

Cómo reconocerlo

Finas estrías horizontales en cada pared lateral, como una pila de hilos finos (líneas de capa).
Un aspecto «escalonado» en superficies superiores suavemente inclinadas o curvas.
Una pequeña costura o bulto donde empezó y terminó cada capa, a menudo alineados en vertical.
Zonas rugosas o restos bajo los voladizos donde se rompieron los soportes, y una cara inferior muy plana que apoyaba en la placa de impresión.

Compáralo con

Estereolitografía8.2cura resina líquida con luz en vez de fundir plástico; detalle mucho más fino y superficies más lisas, pero un posprocesado más sucio.Sinterizado selectivo por láser8.3funde polvo de nailon con un láser; sin soportes y con piezas más resistentes y uniformes, pero máquinas mucho más caras.Moldeo por inyección2.1dispara plástico en un molde de acero; mucho más barato por pieza a gran volumen, pero el molde cuesta miles de dólares y tarda semanas.

Míralo

3Dnatives · El principio del FDM explicado para principiantes

Protolabs · Cuándo conviene el FDM para un prototipo, con consejos de diseño

Protolabs · Una pieza creciendo capa a capa, acelerado

Strange Parts · Una enorme granja de impresión fabricando piezas en producción

Ver fotos reales

Wikipedia: Fabricación con filamento fundido — diagramas del cabezal de extrusión, fotos de impresoras y de piezas impresas
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

El FDM funde un filamento de plástico y dibuja la pieza cordón a cordón, capa a capa.
Es el camino más barato de un archivo a una pieza de plástico real, pero es lento y muestra las líneas de capa.
Las piezas son más débiles entre capas, así que orienta la impresión para que las cargas vayan a lo largo de las capas.