Cada año se ven más y más avances en el mundo de la impresión 3D FDM. Ya sea en nuevos materiales para las boquillas, nuevos tipos de hotends o mejoras en la producción de filamento. Todo eso hace que cada vez las piezas impresas tengan un mejor acabado tanto visual como mecánico, permitiendo que la impresión 3D crezca más allá de ser una tecnología para prototipado y permitiendo poco a poco que tenga sus usos en ciertas partes de la industria. Una de estas mejoras recientes ha sido la introducción de la Garganta Bimetal, la cual está hecha de dos tipos de metales (de ahí viene su nombre) y que trae bastantes mejoras sobre otro tipo de gargantas como las All Metal o las estándar con teflón en su interior.
¿Qué función tiene la garganta o heatbreak en las impresoras 3D?
Antes de describir cómo está compuesta una garganta bimetalica, es importante saber cuál es la función de esta pieza y por qué es una buena idea hacer el cambio a una bimetal. En las impresoras 3D, la garganta o heatbreak es el tubo que va entre el disipador y el bloque calentador, lo que une la parte fría del extrusor con el hotend. En esta zona es importante mantener una zona de transición lo más corta posible, esto es que el tramo entre la parte fría y la parte caliente sea lo más pequeño posible. Esto es importante ya que si no se cuenta con una zona de transición corta entonces el filamento se comienza a calentar y deformar antes de llegar al bloque calentador y esto puede ocasionar que se nos tape el hotend, ese problema de que el filamento se tape antes de la boquilla se conoce como «Heat Creep».
En las gargantas tradicionales, la forma de evitar este «Heat Creep» es usar materiales que sean malos conductores térmicos, para así transferir la menor cantidad de calor posible del bloque al disipador. Esto se complementa añadiendo ventiladores potentes al disipador para enfriar la parte superior y que esta parte no se caliente más allá de la temperatura de transición del filamento (La temperatura en la que se comienza a deformar el material). Es por eso que la mayoría de gargantas están fabricadas con materiales como acero inoxidable o titanio además de contar con un tubo delgado entre el disipador y el bloque calentador para así evitar que suba el calor. En otras impresoras también se acostumbra usar gargantas con interior de teflón, que también ayuda a evitar que suba el calor pero tiene la desventaja de que el tubo PTFE soporta solo hasta 250°C, haciendo así que no sea viable para imprimir con filamentos como Policarbonato, Nylon y otros materiales de alta temperatura.
¿Qué es una garganta Bimetal?
Las gargantas bimetal son gargantas All Metal que están hechas de dos metales (normalmente de acero inoxidable y cobre), en lugar de un solo material como las gargantas normales. Intentan solucionar el problema de «Heat Creep» al usar un delgado tubo de acero inoxidable, más delgado incluso que las gargantas All Metal o de titanio, ya que al no tener que hacerse mediante maquinado normal se pueden conseguir en grosores todavía menores a los normales. Entre más delgado sea este tubo entonces es menor el calor que se transfiere del bloque al disipador, permitiendo así una zona de transición más corta. Otra diferencia es que en los extremos están hechos de cobre, el cuál conduce muy bien el calor, permitiendo así que en la parte del disipador se pueda enfriar más rápidamente y que en la parte caliente el filamento se pueda derretir mejor al transferir más calor en esa zona y así tener un mejor flujo del material. Además, al ser gargantas completamente de metal pueden ser utilizadas para cualquier tipo de filamento, pudiendo imprimir desde PLA hasta materiales de muy alta temperatura como Ultem o incluso PEEK.
El tubo de acero inoxidable está colocado a presión en el interior de dos pedazos de cobre. El tubo de acero inoxidable es un tubo quirúrgico, por lo que las paredes son mucho más delgadas que los tubos estándares, haciendo así que esta pieza sea mejor aislante térmico. Si eres de los que entienden mejor las cosas al visualizarlas entonces la siguiente imagen te dejará claro cómo funciona todo.
Vista interna de una garganta bimetal, imagen obtenida de
CNC Kitchen
¿Que beneficios tiene usar una garganta bimetal sobre otro tipo de gargantas?
El tener una garganta bimetal nos permite poder imprimir a temperaturas mucho más altas, lo que nos da acceso a una nueva gama de materiales como la posibilidad de imprimir filamentos como Policarbonato o incluso hasta Ultem si contamos con una máquina con las especificaciones adecuadas. Además de que al mismo tiempo nos permite seguir utilizando los materiales más comunes sin la problemática que nos dan las gargantas All Metal con materiales como el PLA, que tienden a tener atascos constantes por el Heat Creep. Esto hace este tipo de gargantas las más adecuadas para cuando vayamos a imprimir una gran gama de filamentos y no queremos estar desarmando constantemente el hotend de nuestra impresora 3D.
´¿Si la garganta Bimetal da mejores resultados que el resto, por qué no todas las impresoras la traen de fábrica? Si bien este tipo de gargantas bimetalicas nos ofrecen muchos beneficios, como ya se mencionó en el artículo, hay dos puntos importantes por los cuales no es tan común ver que las impresoras 3D vengan de fábrica con este tipo de piezas.
- Precio: Al estar hecho de tres partes distintas (el pedazo del cobre que va en el disipador, el tubo de acero inoxidable y el pedazo de cobre que va en el bloque) los costos en material son mayores que una garganta de un solo tipo de metal. Además a eso hay que añadir el hecho de que para su fabricación se requiere también ensamblarse con precisión. Estos dos factores aumentan mucho el costo de la garganta bimetal, haciendo que sea varias veces más cara que una garganta estándar all metal o con interior de teflón. Por eso no es común ver impresoras de bajo costo con este tipo de gargantas, ya que ese tipo de máquinas se centra más en brindar la impresión 3D a todos a un precio accesible en lugar de ofrecer los mejores componentes posibles. Ya es en el mercado de impresoras 3D profesionales e industriales donde cada vez es más común ver que este tipo de gargantas vienen instaladas de fábrica.
- Requiere mayor cuidado al ensamblar: Debido a que estas gargantas están ensambladas a presión con calor, es fácil hacer que este ensamble se suelte y que la parte de acero empiece a girar sobre la de cobre si es que no se tiene cuidado al momento de armar. Al momento de ensamblarlas es recomendable primero insertar la garganta y luego la boquilla, para poder fijarlo con esta última y así evitar que se llegue a romper el delgado tubo de acero que trae en su interior.
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