Anatomía del extrusor y hotend de una FDM

Entender el funcionamiento de una impresora que funde filamento pasa por comprender la anatomía del extrusor y hotend de una FDM.

Como ya sabéis una impresora FDM -Fused Deposed Modelling- trabaja depositando capas de filamento plástico fundido, hasta crear la pieza deseada.

Las piezas clave son la bobina de filamento, lógicamente, el extrusor que lo arrastra y el hotend, que funde el filamento. Luego está la cama de impresión, donde se deposita el plástico fundido capa a capa.

La cantidad de filamento y la velocidad a la que lo que arrastra el extrusor al interior del hotend es tan importante como la temperatura de la boquilla.

Todo debe funcionar de manera armónica para el resultado que se quiere obtener, y variará en función del tipo de filamento utilizado o de la geometría de la pieza a imprimir.

Comprender la anatomía de un extrusor y hotend de una FDM es clave para lograr buenas impresiones.

El extrusor está dotado de un motor paso a paso y de unas ruedas dentadas que atrapan el filamento y lo introducen en el interior del hot end.

La presión y el dentado de las ruedas mecanizadas que atrapan el filamento son vitales para asegurar el flujo de alimentación de plástico.

Demasiada presión y el filamento se atascará. Poca presión y el filamento resbalará. En ambos casos el filamento no avanzará.

Por ello también es importante que las ruedas dentadas muerdan correctamente el filamento.

Algunos extrusores como Bondtech utilizan dos ruedas dentadas para asegurarse que el filamento avanza correctamente.

La anatomía del extrusor y hotend de una FDM varía según el fabricante

El siguiente paso es el hotend, el lugar donde el filamento se calentará hasta fundirse.

El hotend debe cumplir dos funciones, calentar y refrigerar. El primer tramo, por donde entra el filamento, debe estar lo suficientemente frío como para que el filamento no se caliente y se deforme.

El filamento debe entrar incólume en la zona donde debe fundirse, ligeramente caliente, pero no fundido.

En el hotend hallamos, por este orden, la guía de teflón, el disipador de calor, la pieza de transición y el bloque de calefactado.

El tubo de teflón guía el filamento. El disipador de calor es una pieza de aluminio con un profuso aleteado refrigerante.

El cuello de transición es de acero -es una resistencia térmica, transmite poco el calor entre la Zona 1 y la 3- y está entre la zona caliente y la fría.

Por último, el bloque de calefactado incluye la resistencia de calentado, el termistor -sensor de temperatura- y la boquilla extrusora.

En un hotend hay tres zonas diferenciadas. La Zona 1 donde el filamento penetra guiado por el macarrón de PTFE. Debe estar fría.

La Zona 2, donde el plástico comienza a calentarse; está todavía sólido pero aún no llega a la temperatura en la cual se deforma -temperatura de cristalización-. Debe estar por debajo de los 100º.

Y la Zona 3, donde el plástico ya se calienta hasta la temperatura de fundición, momento en el que se funde y sale por la boquilla.

Por ello es importante un buen extrusor y una Zona 2 con un profuso aleteado –como en un hotend de e3D– que mantenga baja la temperatura.

Si deseáis conocer más, en BCN3D han editado una excelente guía de todo ello que podéis descargar gratis.