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La impresión de tres dimensiones se ha desarrollado dramáticamente en los últimos años. Debido a su bajo costo y su gran potencial para la fabricación de objetos empleando diversos materiales se ha convertido en una maquina muy atractiva para el publico en áreas como  negocios, investigación, educación y hasta por hobby. Ya que puedes emplearla como negocio para la manufactura de prototipos, desarrollo arquitectónico, modelos de ingeniería, minifiguras, gadgets para gamers o frikis e incluso cosas para tu hogar.

Tu puedes tener experiencia y sentir pasión al creando objetos y obtener los resultados en tu mano “tus ideas hechas objetos”. Es fascinante poder tomar la iniciativa para solucionar problemas, modificar, personalizar y arreglar tus propias cosas u ofrecer el servicio a alguien más y obtener algunos ingresos.

Actualmente estas maquinas y sus softwares son mas sencillos de utilizar que no es necesario ser ingeniero para emplearlos e incluso niños pueden comenzar a fabricar sus propios proyectos o juguetes. Las impresoras 3D solo necesitan un buen ensamblaje (Algunas prácticamente ya están diseñadas solo para imprimir o su ensamblaje es mínimo), calibración, mantenimiento y algunas reparaciones por si se llega a dañar algo

¿Que es una impresora 3D

El concepto mas fundamental para entender que es la impresión 3D es comprender el proceso de como construir objetos, conocido como Manufactura Aditiva , el cual cumple con el método inverso de trabajo de las maquinas del control numérico computacional(CNC) conocido como manufactura de sustracción. Ambas maquinas trabajan con un plano cartesiano (ejes x, y, z), tienen el mismo mecanismo de movimiento que son controlados y configurados por una computadora, de alta precisión.

Todos los procesos de manufactura sin importar el material que se utilice o su tipo de tecnología, emplean los mismo pasos básicos: diseño del modelo utilizando Diseño Asistido por Computadora CAD  , exportar el archivo (.stl),  programación y transformación en capas del archivo utilizando software de Fabricación Asistida por Computadora  CAM creando un archivo .gcode  el cual contiene la instrucciones, temperaturas, rutas y direcciones de los ejes. Cada capa es construida por una mapa de trazos para crear el contorno, la parte interna y externa del objeto

¿Cómo funciona una impresora 3D?

Las impresoras  con tecnología de Fabricación por Fundición de Filamento (FFF) o Modelado por Deposición Fundida (FDM) trabajan con filamentos de materiales termoplasticos llevandolos a su punto de fusión extruyendolos en una consistencia viscosa y pegajosa a través de una boquilla sobre una cama o plataforma, funcionando como una pistola de silicona de alta tecnología. Las capas que produce so aproximadamente entre los 0.1 a 0.3 mm. Este tipo de impresoras actualmente se encuentran en el mercado con una amplia variedad de modelos y marcas

Todas o la mayoría de las impresoras 3D personales cumplen con el mismo principio básico de funcionamiento y estructura

Hardware para impresión 3D

Robot cartesiano

La idea central de una maquina de impresión de tres dimensiones es un robot cartesiano, esta maquina se puede mover entres direcciones lineales, a lo largo del eje x, y, z; conocidas como coordenadas cartesianas. Estos robots utilizan pequeños motores a pasos que se mueven con gran precisión y exactitud, normalmente unos 1.8 grados por paso, de esto depende la resolución en fracciones de un milímetro de rango siendo el único camino para el control de estos motores a pasos. Los robots cartesianos de tres ejes son como cualquier otro sistema de Control Numérico Computacional (CNC) para el posicionamiento del extrusor para depositar termoplastico capa tras capa. 

Extrusor

Ya que nuestro sistema cartesiano nos provee el posicionamiento lineal necesitamos un extrusor capaz de calentar y depositar el termoplastico, controlado por un motor a pasos. A menudo se emplean carretes de filamento de unos 3 mm a 1.75mm de diametro, el que es calentado a unos 170°C a 220°C (dependiedo del platico que se utilice) de forma suave y con consistencia semiliquida forzando su explusion por la boquilla depositando entre unos 0.35 mm a 0.5 mm de diametro. 

Cama de impresión

La cama de impresión es la superficie donde se deposita el material y se construyen los objetos. El tamaño de la cama puede variar dependiendo de cata impresora, pero varían entre los 100 mm^2  y 200 mm^2. Muchas de las impresoras de escritorio cuentan con una cama de impresión térmica que es utilizada para prevenir que se cuartee o rompa la impresión permitiendo una mejor adición.

La superficie  de la cama puede presentarse en plástico o aluminio. El vidrio provee una suave superficie para la impresión  mientras que el aluminio es un mejor conductor para la temperatura

Movimiento lineal

Los sistemas de movimiento lineal (o el mecanismo de ensamble para el movimiento de los ejes) es utilizado para determinar la precisión, velocidad y determinara el mantenimiento que necesitara la maquina. La mayoría de las impresoras de escritorio utilizan varilla rectificadas y rodamientos de bola de plástico, bronce o lineales para un desplazamiento mas suave.

Los sistemas de rodamiento de bolas lineales han ganado mayor popularidad últimamente por su longevidad y su funcionamiento prolongando la vida de la impresora.

Switches de paro

El recorrido lineal por los ejes esta limitado por topes mecánicos u ópticos. Básicamente son interruptores que avisan a la electrónica del controlador que han alcanzado un limite en la dirección del movimiento, para evitar que el eje se mueva mas allá de su limite, previniendo algún daño o forcejeo en los motores de paso y la electrónica 

Software para impresion 3D

Hay tres tipos de software que se encuentran involucrados en la impresión 3D: el software requerido para la creacion de objetos y exportarlos con formato .stl (CAD), otro que e encargue de la programación de trayectorias y que genere el archivo .gcode (CAM) y por ultimo el firmware que se encuentra en el procesador de nuestra impresora es el encargado de descifrar o leer el código de nuestro archivo .gcode, enviando la información a la electrónica para comenzar la rutina de impresión. Pero existe un cuarto software que es el encargado de la comunicación usuario impresora,ya sea vía USB o directamente con la maquina mediante una pantalla LCD, permitiendo su calibración y configuración, como el movimiento de los ejes, selección de temperatura de la cama o extrusor, la alineación de los ejes 

Cuales son las mejores impresoras 3d de escritorio y economicas en el mercado?

Ender 3

Anet 8

Prusa i3