¿Cómo funciona la extrusión con aire comprimido?

[Jan], del proyecto [Roetz 4.0], ha desarrollado un enfoque singular para la impresión 3D multimaterial: diseñó un extrusor que toma dos materiales distintos y extruye uno como una capa externa alrededor del otro. Esto abre posibilidades interesantes, como un filamento conductor envuelto en una cubierta aislante. Sin embargo, [Jan] optó por explorar una técnica relacionada: extruir tubos de plástico con un núcleo de aire comprimido.

El extrusor utilizado es una variante del modelo de doble material; procesa dos hebras de filamento, las funde y las extruye rodeando la salida de una línea de aire comprimido, la cual es gestionada mediante un regulador de presión de alta precisión. Durante las pruebas iniciales con PLA, el sistema demostró capacidad para extruir tubos herméticos, aunque presentaba una tendencia a generar burbujas y lograr diámetros inconsistentes. La baja conductividad térmica del extrusor de acero inoxidable resultó problemática; al combinarse con el efecto refrigerante del aire comprimido, el filamento a veces se solidificaba prematuramente dentro del cabezal.

¿Por qué el control volumétrico es clave?

[Jan] determinó que era prácticamente imposible obtener resultados consistentes utilizando únicamente un control basado en presión. A medida que la capa de plástico fundido alrededor del aire se vuelve más delgada, ofrece menor resistencia a la expansión, lo que provoca un crecimiento continuo hasta que la burbuja explota. Controlar el volumen de aire extruido permitió obtener resultados mucho más uniformes, y en un segundo video, implementó una bomba peristáltica para lograr este fin.

También cambió el material a filamento TPU, lo cual mejoró significativamente la adhesión entre capas. Al inflarse con aire comprimido, las estructuras de TPU terminadas se expandieron ligeramente, aunque todavía persistían algunas fugas. Los resultados son prometedores y la Universidad Técnica de Darmstadt ya ha llevado a cabo investigaciones en esta área específica.

En un proyecto de investigación independiente, se ha observado un enfoque de coextrusión multimaterial similar utilizado para imprimir canales neumáticos. Para obtener más información sobre el historial del extrusor multifilamento de [Jan], puede revisar su impresora Minuteman.

Gracias a [Tix] por el dato. Vía Hackaday.