Imprimir Metal 2


Experimento en curso

Las impresoras 3D de metal existen, no es ninguna novedad, pero por desgracias estas están fuera del alcance del público en general debido a su elevado coste y a que normalmente utilizan un láser para fundir polvo de metal.

Pues bien, el objetivo de este experimento era adaptar una impresora 3D domestica para que esta pudiese imprimir metal.

La principal limitación es la temperatura de fusión. Aunque estas impresoras alcanzan temperaturas bastante altas (algunas pueden llegar a los 400ºC), no podemos ni acercarnos a fundir muchos de los metales que tenemos alrededor (si no se nos fundiría el extrusor hahaha), pero sí que tenemos un metal que utilizamos muy a menudo y además se funde alrededor de los 230ºC, el estaño para soldadura.

El estaño lo venden en filamentos, este filamento tiene el diámetro aproximado de 1mm y se funde más o menos a la temperatura que el ABS, por lo que en principio es un candidato perfecto.

Esto me llevo a hacer el experimento más rápido. Coger un extrusor viejo y ponerle un filamento de estaño en vez del ABS:

Extrusor -Impresora 3D Estaño

Lo primero que tuve que hacer es adaptar el sistema de empuje del extrusor, ya que como ahora el diámetro del filamento es aproximadamente 1mm en vez de 1.75mm, el motor no lo podía extruir. Para hacer esto utilicé un poco de cinta aislante para rellenar el espacio que faltaba. Ahora el motor podía mover el estaño sin problema:

Estaño - extruido bolitasEste sistema permite hacer llegar el estaño al hotend, pero el resultado estaba lejos de ser aceptable. Lo único que podíamos imprimir eran “bolitas” de estaño, pero nada que se pareciera a un hilo con el que dar forma a nuestras creaciones …

Controlando las temperaturas de la impresora se puede apreciar que el estaño empieza a fluir alrededor de los 235ºC (la teórica según google es 231, pero como necesitamos esta temperatura justo en la punta la general tiene que ser más alta), pero sigue sin funcionar y mis conclusiones son las siguientes:

  • El estaño es muy dúctil y blando, por lo que a veces al empujar crea un efecto muelle y va entrando estaño pero no sale por la punta … Además las boquillas no son un tubo, si no que tienen una cámara caliente en la punta donde se acumula y obstruye el estaño.
  • Cambia muy rápido de solido a líquido, no tiene fase “pastosa” como el ABS, por lo que es complicado de extruir. Para poder extruir un líquido necesitaríamos un sistema tipo jeringuilla …
  • Si tenemos el nozzle suficientemente caliente como para fundir el estaño de la boquilla, también se funde el estaño de la pieza con lo que se arruina la geometría (al intentar poner una bolita encima de otra tenia este problema …)

El resultado de este experimento ha sido la boquilla completamente obstruida con estaño, lo que ha provocado que tenga que limpiarla a alta temperatura y repasar con una broca …

Nozzle obstruido - Estaño

Probablemente parte del problema es el diámetro de la boquilla. Para evitar tanta obstrucción, amplio el agujero de la boquilla de los 0.5mm a 1mm con una broca de precisión fina. Pero el resultado es el mismo aunque esta vez las bolitas de estaño tienen un tamaño mayor … Pero algunas de las veces sique conseguíamos algo parecido a una tira de estaño, aunque muy irregular.

Probablemente una solución al problema sería un sistema que calentara el estaño solo al llegar a la punta del hotend, pero no antes (para evitar obstrucciones). De este modo tendríamos suficiente fuerza para empujarlo. Además este “tubo” que llevaría el estaño hasta la punta no puede tener ninguna cámara donde se acumule el estaño fundido o se cree el efecto muelle.

Por desgracia no puedo modificar un hotend metálico, no dispongo del equipo necesario, así que para probar esta teoría decido hacer un sistema que guie el estaño directamente a la punta de un soldador, y así ver si puedo conseguir un flujo suficiente como para hacer un camino de estaño.

El sistema resultante fue el extrusor pero sin hotend y con un tubo de teflón (para que no se funda si toca el soldador):

De esta forma tampoco se solucionaba el problema. Además si el soldador toca la parte ya impresa esta se funde y arruina el trabajo. Además la precisión que tenemos es casi nula, por lo que la pieza resultante no sería la misma que nuestro modelo 3D …

Utilizando esta técnica apreciamos que si presionamos el filamento con el soldador sobre el PLA pero sin que este se funda, se queda incrustado en el propio PLA. De esta forma no podemos imprimir en metal, pero sí que podríamos crear un circuito en la propia impresión sin necesitar de procesado posterior.

Otra gran ventaja es que como no tenemos que fundir el metal, podríamos incrustar otros metales (como cobre) y no tan solo estaño. Podéis ver algunos ejemplos de una pieza de PLA con cobre y estaño incrustado con esta forma:

Cobre y estaño en PLA   Estaño en PLA

Entonces solo quedaba comprobar si se puede automatizar el sistema utilizando un extrusor estándar de una impresora 3D (pero a temperatura suficiente como para fundir PLA pero no estaño). Para conseguir esto se ha ampliado aún más el diámetro de la boquilla para que pase el estaño.

De momento el sistema funciona, pero de forma muy precaria. El filamento no se une apropiadamente al PLA y muy a menudo se encalla. Además el filamento se va levantando de la base de PLA, supongo que por el calor y por las tensiones del material. Este es el resultado:

Impresion 3D estaño sin fundir -2   Impresion 3D estaño sin fundir

Falta mejorar la técnica, pero es un comienzo y parece prometedor (sobre todo si podemos incrustar cobre dentro de nuestras impresiones). El sistema tiene limitaciones, como por ejemplo como cortar los filamentos una vez hayamos terminado y como imprimir en vertical.

A medida que tengamos más avances los publicaremos en la web para que todo el mundo pueda beneficiarse.


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2 ideas sobre “Imprimir Metal

    • joelfrax Autor

      Hola Fernando, muchas gracias por el comentario 😉 He estado mirando por internet y quiero preguntarte si el estaño puro también lo venden en forma de filamento? De momento solo he encontrado lingotes y similar así que adaptarlo a la impresora sería complicado …