Guía de impresión 3D de madera: Cómo imprimir madera en 3D

La impresión 3D con muchos materiales diferentes es posible ahora. Pero como todos sabemos, los investigadores son uno de esos grupos de personas cuyo trabajo es seguir descubriendo más y más posibilidades.

Uno de esos grupos de investigadores ha logrado recientemente un éxito encomiable en el concepto de impresión 3D con material de madera. Tienen su sede en la Universidad de Columbia.

En este artículo, vamos a hablar en general sobre el concepto de 3D Print Wood. Pero primero comenzaremos con su experimento y ¿cuáles son las posibilidades que ofrece este experimento? Además, ¿las posibilidades que tenemos para imprimir madera en 3D?

Resumen del experimento

Crédito: pinshape.com

  • Durante la etapa inicial de su experimento, los investigadores utilizaron imágenes tomográficas destructivas para fotografiar rebanadas ultrafinas de madera, cortadas a solo 27 micrómetros de ancho con una fresadora CNC.
  • La segunda etapa de su experimento consistió en apilar 230 imágenes y alimentarlas con una impresora Stratasys J750 PolyJet. La elección de esta impresora se basa en el hecho de que esta impresora es capaz de imprimir varios colores y materiales utilizando vóxeles.

Los investigadores llamados Fabian Stute, Joni Mici, Lewis Chamberlain y Hod Lipson, que publica un método detallado completo de su impresión 3D, están disponibles en la revista llamada Impresión 3D y Fabricación Aditiva.

Según ellos, «El objeto impreso final se parece mucho al bloque de madera original tanto en su apariencia externa como en su patrón de color interno, como se confirma cuando el bloque se corta o se rompe».

El color fue un aspecto importante de su experimento, por lo que los ingenieros controlaron el valor del color de cada punto. Esto fue para producir su madera digital. Pero los ingenieros enfatizaron cómo la misma técnica podría usarse con diferentes propiedades del material, como la rigidez de la madera.

Los ingenieros que concentran la charla en esta idea dicen, «como la impresión de vóxeles da como resultado partículas de material intrincadamente dispuestas en todo el objeto resultante, ofrece a los diseñadores posibilidades de fabricación casi ilimitadas».

Como lo escribieron los investigadores en su informe, «Sin embargo, para aprovechar al máximo su inmenso potencial, las herramientas de diseño y los paradigmas deben actualizarse en consecuencia».

La impresora Stratasys y Multi Jet Fusion de Hewlett Packard, según los investigadores, son capaces de imprimir vóxeles. Pero actualmente es difícil preparar los archivos de impresión debido a la falta de herramientas y procesos de diseño.

Los investigadores prevén un futuro en el que la impresión de voxel será más amplia de lo que es actualmente. Y permitirá a los fabricantes descargar archivos con la misma facilidad con la que actualmente podemos acceder a una imagen de archivo bidimensional de madera.

Otro proyecto relacionado con 3D Print Wood fue la silla Voxel diseñada por Bartlett, que tiene un patrón interno intrincado que se representa en una línea continua de plástico. Y para los que no sepan qué son los voxels.

Son como píxeles en el espacio 3D, es decir, los elementos más pequeños en los que se puede dividir un objeto en el proceso de diseño. Con este proceso de impresión, los diseñadores pueden especificar las cualidades que desean en cada punto dentro de un espacio 3D.

La idea de imprimir madera en 3D

Crédito: all3dp.com

Si alguien te dice que la fabricación de madera mediante procedimiento de impresión 3D es tan fácil como lo es fabricarla con otro proceso de fabricación tradicional, no lo creas. No estamos exactamente en esa etapa en la que las cosas son tan fáciles, pero estamos llegando.

Desde 2012, la impresión 3D de madera con filamento de madera es posible. Pero este filamento de madera no es como ningún otro filamento ABS o HIPS, es decir, completamente homogéneo. Es heterogéneo. Es un filamento de PLA que contiene fibra de madera.

Las piezas o prototipos funcionales impresos con este filamento 3D se ven y se sienten sorprendentemente parecidos a la madera. Y esta idea ha cambiado por completo la opinión de las personas y los fabricantes hacia la impresión en madera en 3D.

Muchos fabricantes de filamentos ofrecen su versión de los filamentos de madera o PLA, con diferentes especies de madera representadas. Pero, para ser honesto, el filamento de madera sigue siendo solo un material temperamental, en busca de las posibles dificultades que enfrenta durante la impresión 3D. Veamos el proceso que se emplea para imprimir madera en 3D.

La tecnología

Crédito: alicdn.com

El nombre de la tecnología utilizada para la impresión 3D de madera se llama Sinterización láser. En esta tecnología, las piezas y los prototipos funcionales que se construyen se imprimen capa por capa. Se curan con un láser que dibuja líneas finas en un lecho de polvo.

Al hacer esto, se funde y se une el polvo con el modelo de capas previamente solidificado. Una vez impresa la capa, se extiende una nueva capa de polvo fresco sobre la superficie mediante un rodillo.

La impresora utilizada para la impresión 3D de madera tiene una cámara de impresión que se calienta justo por debajo del punto de fusión del polvo. Lo que hace el rayo láser, agrega la energía extra para derretir el polvo para formar un modelo sólido.

Una vez finalizado el trabajo de impresión, el resultado es un gran bloque de polvo caliente combinado con los modelos impresos que descansan en el interior.

Los modelos hechos de madera están hechos de un polvo granular marrón muy fino que está hecho de astillas de madera. La superficie de este material tiene un aspecto arenoso, granular y es ligeramente porosa.

La madera es un material que todos conocen, es perfecto para modelos complejos porque permite entrelazar y mover partes. Por lo general, estos son modelos que se utilizarán para colocar en su escritorio o en un estante, como modelos arquitectónicos a escala, figuras y premios.

La técnica utilizada para imprimir madera brinda mucha libertad de diseño para crear un objeto que sería difícil de fabricar con los métodos tradicionales de carpintería.

Filamento de madera y sus fundamentos

Crédito: all3dp.com

Como se mencionó anteriormente, el filamento de madera no es un material homogéneo, sino heterogéneo. El filamento de madera está compuesto por aproximadamente un 70% de PLA y un 30% de fibra de madera. El PLA por sí solo no sería tan delicado como resulta ser la mezcla.

Esta delicadeza adicional se atribuye a la adición de madera que se rompería más fácilmente. Antes de esto, los filamentos se hacían con aserrín, donde las impresiones finales parecían más cartón que madera.

La ventaja de estos filamentos fue una mayor flexibilidad. Sin embargo, los filamentos de fibra de madera de hoy en día, los objetos impresos en 3D, no solo pueden verse y sentirse, sino que también huelen como madera tallada.

Depende de la selección que hagas de la marca, puedes encontrarlos ofreciendo varios tipos diferentes de filamentos de madera, como bambú, abedul, cedro, corcho, ébano, olivo, pino, ¡e incluso coco!

Es difícil diferenciar un filamento que tiene color de madera y uno que tiene fibra de madera real y no solo color de madera porque el acabado no será el mismo.

Después de discutir el experimento, la idea, la tecnología y el filamento permiten compartir la configuración de temperatura que necesita implementar en su impresión 3D para el filamento de madera de impresión 3D.

Temperatura de la boquilla y la placa de impresión

Crédito: all3dp.com

Lo primero que hay que tener en cuenta con un filamento de madera es que es muy inflamable. Por lo tanto, tenga una observación constante del extremo caliente de la boquilla y no permita que se caliente demasiado.

Porque si lo hace y no extruye el filamento tan rápido como el nivel que tiene que hacer, la parte que está dispuesto a imprimir podría dañarse o incendiarse.

En general, este filamento es como el PLA, es decir, se recomienda precalentar la boquilla en el rango de temperatura de 170 grados Celsius a 220 grados Celsius. En cualquier lugar entre este rango de temperatura es cuando el filamento se derretirá.

Algo intrigante que se puede experimentar con el filamento de madera para imprimir madera en 3D es que se pueden producir piezas y prototipos funcionales de diferentes colores y acabados utilizando este filamento. También puede experimentar con diferentes rangos de temperatura, incluso si es una temperatura más alta, el filamento de madera producirá tonos más oscuros.

Para asegurarse de que no se produzcan obstrucciones, los sitios web recomiendan equipar su impresora con una boquilla que tiene un diámetro de 0,4 mm. La boquilla debe mantenerse más limpia que las boquillas de ABS o PLA. Habiendo dicho eso acerca de la boquilla, también hay algunas cosas que cuidar de la placa de impresión.

Aunque habiendo mencionado el rango de temperatura en el que debes precalentar tu boquilla para imprimir madera en 3D, no es algo que sea inevitable y deba hacerse.

Incluso si tiene una boquilla precalentada y en un rango de temperatura de 50 a 70 grados Celsius, puede crear impresiones de calidad con el filamento de madera.

A menos que no esté provisto de una superficie adhesiva con cinta, barra de pegamento o láminas de PEI, es muy común que las piezas y los prototipos funcionales se deslicen mientras se realiza la impresión.

Más configuraciones y posprocesamiento

Es común experimentar supuración y encordado cuando comienza a trabajar con el filamento de madera. En tales casos, hacer pequeños ajustes con el control deslizante resultaría provechoso.

Puede ser valiente cuando se trata de ajustar el número total de capas mientras usa filamento de madera. El beneficio de la madera impresa en 3D es que es buena para ocultar capas y, por lo tanto, las líneas de las capas no son un problema.

El software Cura y Simplify 3D tienen configuraciones llamadas peinado y deslizamiento respectivamente. Mientras que el primero recalcula los movimientos de la boquilla para permanecer dentro de la impresión, el segundo reduce la presión sobre la boquilla cada vez que se llega al final del proceso de impresión.

Lo primero conduce a un aumento del tiempo de impresión, pero evita que rezume y mejora la calidad. Si bien el uso de valores negativos en este último podría aumentar las posibilidades de reducir el supuración y el encordado.

Los toques finales por parte del prototipo funcional fabricado en madera se pueden dar una vez finalizado el proceso de impresión 3D. Algo que puedes hacer con madera y no con otros filamentos es el color.

¡Sí! Puede comenzar a colorear la pieza que se imprime durante el proceso de impresión. Cambiar la temperatura de impresión producirá cambios sutiles de color.

Lijar una pieza de madera impresa en 3D o un prototipo funcional es muy similar a lijar una pieza de madera normal. Se recomienda comenzar a imprimir madera en 3D con un grano más duro y trabajar gradualmente hacia uno más suave hasta que el objeto esté liso.

Al igual que la madera real, los objetos impresos en 3D con filamento de madera son porosos, por lo que absorben fácilmente diferentes tintes y manchas.

En caso de que tenga acceso a una máquina láser CNC, un grabador o incluso un conjunto de pirograbado, puede jugar más con las cosas, en el sentido de que puede agregar características o dibujos a su trabajo terminado. También puede considerar el uso de un tinte para producir diferentes colores y acabados superficiales.

Otras investigaciones en el mismo campo

Crédito: sculpteo.com

Un grupo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, ha logrado imprimir en 3D la tinta a base de madera de una manera que imita la ‘ultraestructura’ única de la madera. Si se demuestra que es cierto, su investigación podría revolucionar la fabricación de productos ecológicos.

Al emular la arquitectura celular natural de la madera, han presentado la capacidad de crear productos ecológicos derivados de los árboles, con propiedades únicas, desde ropa, envases y muebles hasta productos para el cuidado personal y sanitarios. La investigación completa de estas personas está disponible en la revista científica Applied Materials.

La conclusión

Algunas marcas populares donde puede comprar el filamento de madera para imprimir madera en 3D son ColorFabb, Fillamentum, FormFutura y Polywood. Woodfill y Corkfill son los dos filamentos fabricados en las instalaciones proporcionadas por Colorfabb con sede en los Países Bajos.

Timberfill es el nombre de la línea de cuatro filamentos diferentes proporcionada por Fillamentum. Se afirma que Timberfill es 100% biodegradable. FormFutura produce siete filamentos diferentes a base de madera que se basan en abedul, cedro, coco, ébano, olivo, pino y sauce.

Todos estos filamentos están hechos con el 40 por ciento de las partículas de madera. Espero que haya recibido al menos un poco de orientación para explorar cómo imprimir madera en 3D, que es diferente y, por lo tanto, emocionante que imprimir con materiales de impresión 3D normales como ABS, PLA, HIPS y otros.

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