¿Cómo funciona una impresora 3D, del archivo a la pieza terminada?

Del archivo 3D al G-code: qué pasa antes de que empiece la impresión

Todo empieza con un archivo 3D, modelado en un software CAD o descargado como archivo STL o 3MF. Ese archivo describe una superficie tridimensional, pero la impresora no puede leer esa geometría directamente: primero debe pasar por un slicer, un software como los que tratamos en nuestra sección de software, que corta el modelo en decenas o cientos de capas horizontales finas.

Para cada capa, el slicer calcula el recorrido exacto que debe seguir la boquilla, o qué zona debe curar la pantalla de resina, junto con la velocidad, la temperatura y el relleno que se aplicarán. El resultado se llama G-code: una larga lista de instrucciones, una coordenada cada vez, que la placa de la impresora ejecuta una por una durante la impresión, como explica el glosario FFF/FDM de la Prusa Knowledge Base.

FDM explicado componente a componente

En una impresora FDM, el filamento sale de una bobina y entra en el extrusor, un mecanismo con engranajes que sujeta el filamento y lo empuja hacia delante a la velocidad que indica el G-code. Algunas máquinas montan el extrusor justo encima del cabezal de impresión (direct drive), otras lo colocan más lejos y unen ambos con un tubo (Bowden); los dos enfoques cumplen la misma función: empujar el filamento con precisión.

Después, el filamento entra en el hotend, que lo calienta hasta fundirlo, y por último en la boquilla, la punta metálica que da forma al cordón de material al depositarse sobre la cama. La cama, a menudo calefactada, es la superficie sobre la que se construye la pieza y debe estar nivelada para que la primera capa se adhiera correctamente. Los sensores completan el sistema: un sensor de filamento detecta una rotura o una bobina vacía, y una sonda de nivelación mide la altura de la cama antes de empezar a imprimir.

Impresión de resina MSLA explicada: pantalla, LEDs UV y una plataforma que sube

Una impresora de resina MSLA funciona de forma muy distinta: no extruye nada. Una cubeta contiene resina líquida fotosensible, y una pantalla LCD situada bajo esa cubeta actúa como una máscara digital, dejando pasar la luz UV solo donde una capa debe curarse. Una matriz de LED UV, colocada debajo de la pantalla, aporta la luz; la pantalla la deja pasar o la bloquea píxel a píxel, capa tras capa.

La placa de impresión desciende hacia la cubeta, se acerca al fondo transparente y la capa expuesta se cura de una sola vez en toda su superficie. Después sube ligeramente para que la resina vuelva a fluir bajo la pieza antes de la siguiente capa. Según la guía para principiantes de impresión con resina de Elegoo, la pieza sale de la impresora todavía pegajosa por la resina sin curar y debe lavarse y luego postcurarse bajo luz UV antes de poder manipularla con seguridad, en un espacio bien ventilado.

Qué hace el firmware durante una impresión

El firmware es el programa que se ejecuta en la placa de control de la impresora. Lee el G-code línea a línea y convierte cada instrucción en una acción física: girar un motor paso a paso concreto un ángulo determinado, calentar una resistencia concreta hasta una temperatura objetivo, encender un ventilador. También vigila continuamente los sensores de temperatura y corta el calentamiento si algo parece ir mal, un mecanismo de seguridad básico en cualquier impresora moderna.

El firmware también se encarga de la recuperación tras un corte de corriente en las impresoras que la admiten, o de pausar una impresión cuando un sensor de filamento deja de detectar material. Sin él, el G-code seguiría siendo un simple archivo de texto: es el intermediario imprescindible entre los cálculos del slicer y el movimiento real de la máquina.

En las impresoras FDM de consumo, ese papel suele corresponder a un firmware como Marlin o Klipper, ajustado por el fabricante con valores propios de su máquina: recorrido de los ejes, aceleración, curvas de calentamiento. Las impresoras de resina suelen usar un firmware propietario más cerrado, creado específicamente para sincronizar la pantalla LCD, los LED UV y el movimiento de la placa de impresión, sin el tipo de ajuste de motores que se da en el lado FDM.

Por qué las capas siguen siendo visibles y qué no puedes imprimir

La fabricación aditiva construye un objeto capa a capa, y cada capa tiene una altura y una anchura determinadas por la boquilla o por la pantalla utilizada: eso es lo que crea las crestas visibles en una pieza FDM, más o menos marcadas según la altura de capa elegida en el slicer. Además, una impresora no puede depositar material en el aire: cada capa nueva necesita un apoyo suficiente por debajo, lo que limita lo pronunciado que puede ser un voladizo y la distancia que puede salvar un puente entre dos puntos.

Por eso los slicers ofrecen generar soportes, estructuras sacrificables que sostienen las zonas en voladizo durante la impresión y se retiran después. Las tecnologías de lecho de polvo como SLS, que tratamos en nuestra página de tipos de impresoras 3D, sortean este límite de otra manera, ya que el propio polvo sin fundir actúa como soporte natural.

El ventilador de refrigeración de la pieza: un componente pequeño que cambia mucho según el material

En cuanto el filamento fundido sale de la boquilla, deja de estar bajo el control directo del extrusor: tiene que enfriarse lo bastante rápido para mantenerse en su sitio, sobre todo en voladizos y puentes, donde el filamento tiende a combarse si permanece demasiado blando, según la Prusa Knowledge Base. De eso se encarga el ventilador de capa, que sopla aire ambiente directamente sobre el filamento recién depositado, un componente distinto del ventilador del hotend que enfría la electrónica de la boquilla.

Ese enfriamiento no siempre es deseable, sin embargo: en materiales como ABS, ASA, PC o algunos flexibles, un enfriamiento demasiado agresivo puede causar warping o separación de capas, ya que enfriar demasiado rápido genera tensiones internas en la pieza. Por eso PrusaSlicer, como la mayoría de los slicers, permite mantener el ventilador funcionando en todo momento con algunos materiales y casi apagado por completo con otros.

Cómo calcula automáticamente el slicer la velocidad del ventilador

Según la documentación de PrusaSlicer, la velocidad del ventilador puede variar automáticamente en función del porcentaje de solapamiento entre una capa y la inferior: un solapamiento del 100% significa que no hay voladizo alguno, mientras que un solapamiento del 0% significa un puente o un voladizo completo, que recibe la velocidad de ventilador más alta. El slicer también suele desactivar el ventilador durante las primeras capas para que se adhieran bien a la cama, antes de subirlo gradualmente, un ajuste que conviene contrastar con las temperaturas de impresión propias de cada material.

Cuando una capa se imprime demasiado rápido para enfriarse bien, el slicer también puede reducir la velocidad de impresión hasta un mínimo en lugar de depender solo del ventilador, dando a cada capa más tiempo para endurecerse antes de que la siguiente se deposite encima. Aun así, esa velocidad mínima tiene un límite, ya que imprimir demasiado despacio durante demasiado tiempo puede favorecer el heat creep, con el calor subiendo por el cuerpo del extrusor en lugar de concentrarse en el hotend.

Vocabulario de la impresión 3D, en unas pocas frases

El G-code es la lista de instrucciones que genera el slicer y que ejecuta el firmware. El slicer es el software que corta un modelo 3D en capas y calcula las trayectorias de impresión. El extrusor empuja el filamento hacia el hotend, que lo funde antes de que salga por la boquilla. La cama es la superficie sobre la que se construye la pieza, calefactada o no según la máquina.

La retracción es el breve movimiento de retroceso del filamento entre dos zonas, pensado para reducir los hilos sueltos, y se explica con más detalle en nuestra página de ajustes de retracción. El relleno es la estructura interna, más o menos densa, que llena el interior de una pieza FDM. Un skirt o un brim son estructuras finas impresas alrededor de la pieza para cebar la extrusión o mejorar la adhesión a la cama.

Fuentes y límites

• Base de conocimiento de Prusa: FFF/FDM (glosario)
• Base de conocimiento de Prusa: tipos de impresoras y sus diferencias
• Elegoo: cómo imprimir en 3D con resina, guía para principiantes
• Formlabs: FDM vs. SLA vs. SLS, comparativa de tecnologías de impresión 3D
• Base de conocimiento de Prusa: refrigeración

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