Lab 3Dnatives: Poniendo a prueba la impresora 3D SLS Fuse 1 de Formlabs

Reconocida como empresa líder en el campo de las impresoras 3D de resina, Formlabs anunció hace unos meses que estaba dando sus primeros pasos en el ámbito de la impresión 3D SLS con la Fuse 1. Esta máquina representa una expansión de mercado para la empresa con sede en Boston, y con esta oportunidad, Formlabs entra en el mercado de los pocos fabricantes que ofrecen procesos de impresión 3D SLS.

Formlabs se fundó en 2011 y desde entonces se ha dedicado al desarrollo de impresoras 3D basadas en estereolitografía con sus máquinas Form 1, Form 2 y, más recientemente, Form 3. Mientras que la tecnología SLA utiliza un láser UV para solidificar la resina de fotopolímero, el método de sinterización selectiva por láser (SLS), utiliza un láser para sinterizar el polímero en polvo. Por lo general, las soluciones SLS industriales tradicionales pueden llegar a costar hasta 250.000 dólares. La principal ventaja de la impresora 3D Fuse 1 es su precio inicial de solo 25,955€ para la configuración completa, lo que la convierte en una de las pocas soluciones SLS de escritorio disponibles en el mercado.

En esta ocasión, el 3Dnatives Lab tuvo la oportunidad de ser uno de los pocos que pudo probar esta impresora 3D única con la ayuda de 3DZ, distribuidor de la Formlabs Fuse 1, quien nos dio la bienvenida y nos informó a cerca de la impresora 3D durante todo el test. Entonces, ¿qué hace que la Fuse 1 sea especial? ¿Qué tan fácil es ejecutar una impresora 3D SLS de escritorio? ¿Qué materiales y calidad podemos esperar? Sigue leyendo para conocer el test completo realizado por 3Dnatives de la nueva Fuse 1 de Formlabs.

1. Desembalaje de la Fuse 1 de Formlabs

La Fuse 1 y su equipamiento adicional se envían en un palé que incluye todo el embalaje, la espuma y el envoltorio necesarios para que el transporte sea seguro. Dentro contiene varios elementos, entre ellos la impresora 3D, el soporte, una cabina de fabricación extraíble y el cartucho de polvo. Aunque la Fuse 1 es una impresora 3D SLS compacta, sus dimensiones de 685 x 645 x 1065 mm, y su peso de 114 kg la convierten en una máquina bastante voluminosa en comparación con una solución de escritorio clásica, tanto FDM como SLA. Sin embargo, cuando comparamos con otras máquinas SLS industriales, la Fuse 1 es una versión más compacta y de escritorio, o lo que podríamos considerar una impresora SLS 3D apta para la oficina.

Desde un punto de vista estético, la impresora está muy organizada, con dos paneles de metal grises, una pantalla táctil LCD a todo color de 10,1″ y un tanque de polvo que puede almacenar hasta 9 kg de polvo en la parte superior derecha de la impresora. Incluye el característico panel de ventana naranja de Formlabs para que el usuario pueda controlar el nivel de polvo insertado. La cabida extraíble se encuentra dentro de la impresora 3D y ofrece un volumen máximo de impresión de 165 x 165 x 300 mm. Aunque este volumen parece ser más pequeño en comparación con las máquinas de grado más industrial, es relativamente más grande que otras impresoras 3D SLS de escritorio disponibles en el mercado.

Encima de la zona de fabricación, el sistema de calefacción emite radiación infrarroja y controla la temperatura dentro de la impresora 3D, manteniéndola por debajo de la temperatura de sinterización. También hay espejos que se utilizan para reflejar el láser de 10W durante el proceso de sinterización. Formlabs confía tanto en su propia tecnología que la empresa decidió incluir algunos componentes impresos en 3D, hechos con la Fuse 1, en la propia impresora. Por ejemplo, el sensor de infrarrojos, la manija de la puerta o la cubierta del imán de enclavamiento son algunas de las piezas fabricadas con la Fuse 1.

Por último, para extraer las piezas impresas, limpiarlas, recuperar el polvo no fundido y reciclarlo, la Fuse 1 de Formlabs viene con una estación de limpieza llamada Fuse Sift. Básicamente, cuando se termine el proceso de fabricación, la cabina extraíble se translada al Fuse Sift para llevar a cabo el postratamiento final, un paso necesario para cualquier máquina SLS del mercado. Concretamente, el Fuse Sift incluye una bandeja de limpieza combinada con una aspiradora que recoge el polvo no fundido. Para ayudar a limpiar las piezas, el Fuse Sift viene con un set de herramientas que incluyen como un cepillo grande, 2 cepillos pequeños, curetas y otros útiles para alcanzar las partes más difíciles.

2. Instalación de la impresora 3D

Al entenderse como una máquina de escritorio, Formlabs ha hecho un gran esfuerzo para hacer que la instalación de la máquina sea mucho más fácil que cualquier otro sistema industrial. Aunque se necesitan un mínimo de dos personas para sacarla del embalaje y colocarla, solo se requieren unos 60 minutos para configurar la máquina y comenzar a imprimir. A diferencia de otras soluciones SLS, la Fuse 1 se alimenta por una toma de corriente alterna normal y, debido a su pequeña cabina de construcción, el control de la temperatura se mantiene estable, evitando la necesidad de equipos especializados en control de aire.

La instalación consiste básicamente en enchufar los cables de alimentación a la máquina, conectar la antena Wi-Fi y encender la impresora. Como segundo paso, se recomienda al usuario conectar la impresora a Internet a través de Wi-Fi o Ethernet para registrar la máquina en línea. También puede ser necesario un paso adicional para nivelar la máquina, jugando con los pies de cada impresora.

Por otro lado, para el Fuse Sift, se deberán ensamblar y conectar algunos componentes, como la malla del tamiz, la rejilla de superficie, el estante de herramientas, la bandeja de recogida de polvo y la aspiradora, así como los cables de alimentación. Una vez hecho esto, el Fuse Sift simplemente debe encenderse.

Con respecto a la compatibilidad de materiales, solo se nos suministró Nylon PA12, que es uno de los dos materiales disponibles en la Fuse 1, al igual que Nylon PA11. Si bien se supone que el PA12 ofrece un alto nivel de detalle y una gran precisión dimensional, el PA11 es un material dúctil, fuerte y flexible.

Para instalar el material en la impresora, Formlabs incluye una tarjeta de identificación con cada nuevo lote de polvo que se solicite. Esta tarjeta de identificación contiene “créditos de polvo” que autorizan, rastrean la cantidad de polvo restante y avisan al usuario en caso de que haya poca cantidad. El segundo paso es llenar el tanque de material con polvo usando el Fuse Sift y siguiendo las pautas de la pantalla. Luego, simplemente se puede mover y colocar sobre la cabina para verter el polvo. Formlabs recomienda agregar al menos 6 kg de material en el tanque.

Antes de iniciar una impresión, la cabina de fabricación extraíble debe insertarse dentro de la impresora, mientras que el control de pantalla de la Fuse 1 guía al usuario a través de una lista de verificación para asegurarse de que la impresora esté lista para funcionar en las mejores condiciones. Por lo general, solicita verificar que la cámara de construcción esté vacía, que haya el nivel requerido de polvo y que algunos componentes críticos, como los espejos, estén completamente limpios. Una vez finalizada la lista de verificación, se puede comenzar la impresión.

3. El software PreForm

En términos de software, Formlabs tuvo la idea de mantener su conocido slicer PreForm que se ejecuta en todas sus impresoras 3D SLA. Se trata del mismo software, a excepción de que incluye algunas especificidades relacionadas con la Fuse 1. De hecho, la creación de piezas con una impresora 3D SLS requiere especificaciones de diseño y fabricación específicas, como el grosor mínimo de capa o la distancia entre dos piezas para evitar deformaciones térmicas. Para ayudar en esto, Formlabs desarrolló pautas de diseño extensas y útiles que están disponibles en su sitio web, aquí. Es fundamental comprender estas pautas al diseñar una pieza para dar vida en la Fuse 1, ya que puede dar lugar a problemas de impresión 3D. Si bien algunos slicers pueden informar sobre ciertos requisitos de diseño, el software PreForm no dará ninguna notificación si la pared es demasiado delgada o si falta un orificio de drenaje. Una vez que el archivo está listo en PreForm, simplemente puede enviarse desde el ordenador a la impresora 3D a través de Ethernet, Wi-Fi o cable USB.

Además, una de las grandes ventajas de la tecnología SLS es la capacidad de imprimir sin soportes, ya que la pieza se apoya en el polvo sin sinterizar. Esto simplifica enormemente el proceso de laminado y hace posible apilar varios modelos uno encima del otro dentro de la cabina de construcción para maximizar la capacidad productiva. Esta capacidad de anidamiento, combinada con el hecho de que las impresiones mediante SLS tienen una mejor isotropía en comparación con FDM o SLA, hace que la tecnología sea realmente interesante.

4. Primeras impresiones 3D con la Fuse 1

Como hemos mencionado, las pruebas que realizamos eran solo en PA12, y comenzamos las impresiones con un Benchy clásico de Creative Tools. Una vez impreso y posprocesado, el resultado muestra claramente una calidad mucho mayor en comparación con cualquier impresora 3D FDM o SLA de escritorio, con capas que simplemente son invisibles para el ojo humano. Incluso el texto en la parte inferior de la impresión es claramente legible, lo que a menudo no es el caso con la tecnología FDM.

También decidimos imprimir una llamada “prueba de tortura” para comprobar varios aspectos, como voladizos o la capacidad para imprimir piezas redondas. Si bien este modelo normalmente está hecho para impresoras 3D FDM, decidimos ponerlo a prueba de todos modos. El único defecto visible se encuentra en el grosor de la pared, que es demasiado delgado en comparación con el requisito de 0,6 mm recomendado por Formlabs en sus directrices. Como consecuencia, la pared no pudo mantenerse recta correctamente y aparecieron unas pocas grietas en ella. Aparte de eso, los puentes, cilindros y el texto se imprimieron a la perfección.

La tercera y última pieza que probamos fue un modelo de cubo de celosía de APFI, que generalmente requiere soportes para voladizos y, a menudo, sufre de encordado cuando se fabrica en una impresora 3D FDM. El resultado obtenido con la Fuse 1 es exactamente el esperado sin ningún defecto.

Formlabs también nos proporcionó algunas piezas impresas en 3D que muestran no solo la calidad, sino también los diversos tipos de aplicaciones que se pueden realizar con la Fuse 1, como un pedal de bicicleta, una maleta plegable o algunas probetas de ensayo de tracción fabricadas con PA12 y PA11.

Por último, como era de esperar, pusimos a prueba la estación posprocesamiento de Formlabs. Una vez que la impresión está terminada y la temperatura de la cámara de construcción ha disminuido lo suficiente, el usuario deberá mover la cámara de construcción al Fuse Sift. Esta estación permite al usuario extraer todo el volumen de impresión, incluidas las partes finales pero también el polvo sin sinterizar. Este proceso es comparable en cierto modo a los pasos de posprocesamiento de una pieza SLA. Si bien puede llevar mucho tiempo, es un trabajo necesario para limpiar completamente las piezas finales. El Fuse Sift también recicla el polvo no utilizado y lo mezcla con polvo nuevo para el siguiente proceso de impresión. La frecuencia de actualización del material es de alrededor del 30% en el Fuse 1, lo que significa que el usuario podrá crear una nueva mezcla utilizando el 70% del polvo usado y el 30% de polvo fresco.

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