Para algunas personas a las que les gusta la impresión 3D, crear un proyecto completamente claro es una especie de santo grial. Como le dirá cualquiera que lo haya probado, no es tan simple como usar un filamento transparente. Lograr esta hazaña requiere ajustes de impresora y postprocesamiento muy específicos, todo teniendo en cuenta conceptos básicos de óptica.

¿Cómo se consigue una impresión 3D totalmente transparente? No te preguntes más, ya que hemos tomado la experiencia de personas que han podido tener éxito con la impresión 3D transparente y hemos creado esta guía rápida. El proceso en sí no va a ser rápido, todo lo que podemos decir es que esperamos que tenga paciencia.

¿Qué se necesita para que algo sea transparente? Una revisión de la óptica

Comencemos nuestra guía con una breve discusión sobre la óptica respondiendo a esta pregunta: ¿qué hace que un objeto sea transparente? Al diseñar un objeto que queremos que sea lo más claro o transparente posible, hay dos fenómenos que estamos tratando de evitar: la absorción y la difracción de la luz.

La absorción se refiere a la capacidad de un objeto para absorber la luz en lugar de reflejarla o dejarla pasar. Esto sucede porque los electrones de un material opaco tienen estados de energía que les permiten moverse de una banda a otra, absorbiendo así energía de los fotones de luz.

En objetos transparentes, los niveles de energía están dispuestos de tal manera que absorben fotones a la frecuencia de la luz visible. Sin embargo, es posible que absorban fotones de luz infrarroja o ultravioleta, o luz a frecuencias que no pueden ser vistas por el ojo humano desnudo.

Mientras que la absorción es típicamente un fenómeno que es una función del material, la difracción se puede controlar mediante procesamiento. En la difracción, la dispersión de los rayos de luz o los reflejos internos impide que la luz se transmita a través de un objeto. Esto se debe generalmente a impurezas en el material o imperfecciones en la superficie del material.

Los materiales hechos de cristales, como el vidrio, también exhiben transparencia porque los límites entre los cristales adyacentes son más pequeños que la frecuencia de la luz visible. Esto se logra a través del enfriamiento rápido del vidrio en un entorno de alta presión, lo que resulta en la formación de cristales muy pequeños con límites de grano muy pequeños.

Nuestra conclusión clave de esta discusión es que hay dos vías que debemos considerar al imprimir en 3D un objeto claro: el material y su procesamiento. Abordemos cada uno por separado.

Utilice un filamento transparente

El primer componente de nuestra misión es el material. Afortunadamente, este es un asunto bastante sencillo. Los filamentos transparentes ya no son infrecuentes. La mayoría de los filamentos transparentes que puedes comprar hoy en día están hechos de PLA, pero también hay varias opciones hechas de PETG o ABS.

El material en sí no importa. Cualquiera de las tres opciones de filamento que hemos enumerado anteriormente se puede utilizar para crear impresiones 3D casi perfectamente claras. Sin embargo, tenga en cuenta que no todos los plásticos son naturalmente transparentes. El ABS, en particular, es un plástico blanco amarillento natural que requiere aditivos para lograr una apariencia clara.

Lo que necesita ser más exigente es la calidad de los filamentos transparentes entre diferentes marcas. En primer lugar, querrá un filamento que realmente se vea transparente. Dependiendo de la marca y de cómo se fabricó el filamento, algunos filamentos transparentes pueden resultar ligeramente translúcidos o tener un tono amarillo menor. También tenga cuidado con el filamento con burbujas de aire, ya que pueden causar fácilmente difracción de luz pesada y hacer imposible lograr una apariencia perfectamente clara.

Elija el eje que necesita para ser transparente

Antes de continuar con la impresión de un modelo, sería prudente decidir qué ejes necesita que el objeto sea transparente. ¿Vas a mirar a través de él desde el lado (ejes x e y) o desde la parte superior (eje z)? Lograr la transparencia en el eje z es mucho más simple y decididamente más complicado en el eje x y el eje y. Desafortunadamente, este último es el caso más frecuente. Para objetos sólidos, la transparencia en los tres ejes podría incluso ser el objetivo.

Imprimir con capas grandes

Al configurar los parámetros de impresión, debemos tener en cuenta que estamos tratando de reducir la difracción y la reflexión interna. Esto significa dar a los rayos de luz caminos más anchos para que se transmitan a través de ellos con un mínimo de impurezas que pueden hacer que los rayos de luz reboten en direcciones impredecibles.

La primera forma de lograr este efecto es imprimir con capas gruesas. Se recomienda establecer alturas de capa de hasta el 90% del diámetro de la boquilla. La razón detrás de esto es que las capas más gruesas y esféricas reducen la reflexión interna al proporcionar a los rayos de luz segmentos de material más gruesos por donde pueden pasar sin obstáculos.

Las capas delgadas no son necesariamente un problema, siempre y cuando se puedan «fusionar» entre sí y hacer un bloque de plástico más sólido. Sin embargo, los límites de capa que no están completamente fusionados pueden actuar como impurezas en la superficie interna de la impresión terminada, causando difracción y refracción. La impresión con capas gruesas también hace que el material esté más cerca de lo normal, lo que hace que sea menos probable que formen límites de capa distintos.

Imprimir lento y caliente

Querrá que cada capa se fusione casi por completo con la capa anterior, por lo que se recomienda imprimir a la temperatura más alta posible. Esto significa ajustar la temperatura de impresión al valor más alto del rango de temperatura recomendado del filamento que está utilizando. En algunos casos, es posible que incluso se beneficie de superar el rango recomendado en unos pocos grados. Una vez más, la idea es crear un solo bloque de material sólido en lugar de uno con capas claramente demarcadas.

Otra estrategia es imprimir lento, aproximadamente un 30% más lento que la velocidad de impresión normal de su filamento. Esto ayuda con la precisión, asegurando que las capas se colocan exactamente donde deben estar para lograr la fusión completa. La inclusión de burbujas de aire también es algo que está tratando de evitar imprimiendo lentamente. Por supuesto, el movimiento preciso del cabezal de impresión depende de la calibración adecuada, por lo que asegúrese de realizar una calibración de boquilla y un homing del cabezal de impresión antes de comenzar con el proceso de impresión.

Imprimir con relleno al 100%

Al ver un objeto en el eje donde desea que sea transparente, cualquier desplazamiento en el material puede causar reflejos o refracción internos. Para objetos sólidos, esto significa que cualquier relleno inferior al 100% simplemente no servirá. La luz se dobla repetidamente al pasar de plástico a aire, lo que resulta en una impresión terminada que no es absolutamente transparente.

Liso y pulido como si no hubiera un mañana

Un inconveniente de la impresión con capas gruesas es que da como resultado impresiones con superficies exteriores muy rugosas. Una superficie desigual provocará el reflejo de la luz en diferentes direcciones, creando un aspecto casi opaco. Afortunadamente, este es un problema que se puede resolver con técnicas adecuadas de alisado y pulido.

Si está trabajando con abdominales, entonces está de suerte, ya que simplemente puede hacer el método habitual de vapor de acetona. Al someter una impresión de ABS a un baño de vapores de acetona, se puede disolver selectivamente una capa muy delgada de ABS para crear un acabado perfectamente liso. En la mayoría de los casos, esto es suficiente para lograr un aspecto perfectamente transparente con ABS.

Terminar una impresión de PLA requerirá mucho más tiempo y esfuerzo. El alisado PLA se basa en el lijado a la antigua usanza, pero tendrá que hacerlo a un grado tan refinado para lograr transparencia. Esto significa usar varios tipos de papel de lija, de grano bajo a grano alto. Según algunos expertos, es posible que tenga que llegar hasta 4000 granos para lograr una impresión de PLA perfectamente clara. En ese grado de grano, el papel de lija casi se siente como cartón.

PETG es un material de filamento pre-dispuesto para crear impresiones con superficies claras y lisas. También tiene una excelente adherencia de capas, por lo que no debería tener problemas con la reflexión interna al imprimir con PETG. No es soluble a la acetona ni se suaviza tan bien como el PLA, pero el PETG es el tipo de filamento que no debería necesitar mucho posprocesamiento si puede marcar la configuración adecuada de la impresora.

Polymaker PolySmooth – un filamento diseñado específicamente para impresiones transparentes

Dado que estamos en el tema de las impresiones transparentes o transparentes, sería una injusticia sin mencionar uno de los mejores filamentos fabricados precisamente para este propósito. El filamento Polymooth de Polymaker imprime con la misma facilidad que el PLA, tiene una excelente adhesión a la capa y tiene un amplio rango de temperaturas de impresión. Viene en una amplia gama de colores, muchos de los cuales están diseñados para ser lo más claros y transparentes posibles.

No hay detalles sobre exactamente de qué tipo de material está hecho el filamento de Polysmooth, probablemente sea un secreto comercial. Lo que podemos decir es que es uno de los filamentos más fáciles de usar si desea crear objetos transparentes.

Polysmooth puede tener la misma facilidad de uso que el PLA, pero tiene una ventaja importante: Polysmooth es soluble en alcohol isopropílico o etanol. Esto presenta la posibilidad de suavizar a través de un baño de vapor. Polymaker ha aprovechado esta ventaja vendiendo el Polysher, una cámara de pulido especialmente diseñada que viene con un pequeño depósito donde se puede colocar el alcohol.

En lugar de calentar el alcohol, se nebuliza en la cámara o se rocía con una niebla muy fina. Este aerosol de alcohol disuelve una capa muy fina de material Polis suave, creando un acabado perfectamente liso con un mínimo esfuerzo.

El filamento polisomodo es mucho más caro en comparación con el PLA o el ABS estándar. La cámara de pulido Polysher le costará otros 3 300, lo que hace que toda esta configuración sea bastante costosa. Sin embargo, no hay duda de lo bien que funciona la combinación si desea obtener impresiones 3D perfectamente claras.

Pensamientos finales

Crear transparencia verdadera en la impresión 3D es algo que se ha intentado varias veces a lo largo de los años. Hoy en día, la tecnología y las técnicas necesarias para crear impresiones 3D claras están bien establecidas. Esto no significa que vaya a ser fácil. Si es la primera vez que lo intenta, puede esperar mucho ensayo y error antes de obtener resultados con los que esté satisfecho.

Hay algunas cosas que debe recordar: imprima en caliente, lento y grande, y asegúrese de obtener un filamento transparente de alta calidad. El filamento Polymooth de un Polimaker proporciona un buen atajo de bajo esfuerzo, pero también puede lograr buenos resultados con otros filamentos transparentes hechos con ABS, PLA, PETG o PC.