Lección Teach
Impresión 3D: ¿cómo afecta la temperatura de extrusión a la calidad?
El alumnado usa el laboratorio remoto de impresión 3D para imprimir la misma pieza de PLA a cinco temperaturas de boquilla, comparar el vídeo y las valoraciones reales del laboratorio y recomendar la temperatura adecuada.
Resultados de aprendizaje
Formular una hipótesis sobre qué temperatura de extrusión da la mejor calidad de impresión en PLA.
Realizar un experimento controlado variando solo la temperatura y manteniendo fijos modelo, orientación, grosor de capa y soportes.
Observar y comparar resultados reales del laboratorio (el vídeo de la impresión y las tarjetas de valoración) y ordenarlos por calidad.
Identificar el rango de temperatura adecuado y los modos de fallo a temperatura demasiado baja y demasiado alta.
Relacionar esos fallos con el comportamiento del PLA (fusión, fluidez y degradación) y redactar una recomendación de fabricación justificada.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
1 · Antes de empezar: tu predicción
8 min
Una impresora 3D de tipo FDM (modelado por deposición fundida) construye piezas capa a
capa: un hilo de plástico llamado filamento entra en una boquilla caliente, se funde
y sale empujado como un hilo muy fino que se va depositando. Empujar el material fundido a
través de la boquilla se llama extrusión, y la temperatura de extrusión (la
temperatura de la boquilla) decide si el plástico se funde bien y fluye de forma limpia. El
plástico de este laboratorio es PLA, el más usado en impresoras educativas.
En este experimento imprimirás siempre la misma pieza (una letra A) y solo cambiarás
la temperatura. Para que la comparación sea justa, las demás opciones del laboratorio se
quedan fijas:
- la orientación (cómo se apoya la pieza sobre la base de impresión): siempre Superior;
- el grosor de capa (la altura de cada capa de plástico): siempre 0,15 mm;
- los soportes (material extra que sujeta las partes que quedan en el aire): siempre No.
Así, si una impresión sale mejor o peor que otra, la única explicación posible será la
temperatura.
La pieza de prueba
La pieza de prueba del laboratorio: una letra A. Esta imagen es el modelo 3D que usa el
laboratorio (un dibujo, no una foto). Imprimirás siempre esta misma pieza y solo cambiarás
la temperatura de la boquilla.
¿Qué temperatura de la boquilla crees que dará la mejor calidad de impresión con PLA?
Explica tu elección (2–3 frases). ¿Qué crees que le pasará al PLA si la boquilla está
demasiado fría? ¿Y si está demasiado caliente?
2 · Experimento: imprime variando solo la temperatura
20 min
Vas a lanzar la misma impresión cinco veces, una por cada temperatura disponible, sin
tocar nada más. Para cada caso, en la pestaña Observación, el laboratorio te da dos
cosas que usarás como evidencia:
- el vídeo real de la impresión, que puedes ver desde tres cámaras (*Vista frontal*, *Vista en perspectiva* y *Vista de cerca*): fíjate sobre todo en cómo queda la pieza al final del vídeo;
- la tarjeta de valoración de la temperatura: el mensaje del laboratorio que indica si esa temperatura es correcta, baja o alta y qué le pasa al material. Lo encontrarás debajo del vídeo, en la tabla de valoraciones (tiene una columna por cada ajuste: *Orientación*, *Grosor*, *Temperatura* y *Soporte*); a ti te interesa la columna Temperatura.
Cómo moverte por el laboratorio
El laboratorio se organiza en cuatro pestañas: Introducción, Config. pieza, Config. impresora y Observación. Aviso: el laboratorio pone un "3" a dos pestañas seguidas (Config. impresora y Observación), así que guíate por el nombre de la pestaña, no por el número.
Abrir el laboratorio de Impresión 3D
Abre el laboratorio de Impresión 3D desde la actividad.
En la pestaña "Config. pieza", el modelo ya está fijado (una letra A, no se elige): en "Elige la orientación", selecciona Superior con su botón "Seleccionar". Después pulsa "Empezar la configuración de la impresora".
En la pestaña "Config. impresora", en "Elige el grosor", selecciona 0,15 mm.
En "Elige si hay soportes", selecciona No. Ojo: el laboratorio viene con "Sí" por defecto, así que tienes que cambiarlo a No.
En "Elige la temperatura del material de impresión", selecciona la primera: 140 °C. Después pulsa "Comenzar a observar".
En la pestaña "Observación" verás el resumen de tu configuración y el vídeo desde tres cámaras (Vista frontal, Vista en perspectiva y Vista de cerca). Pulsa "Comenzar a imprimir". El vídeo empieza a 5×; usa la velocidad (1×, 5×, 10× o 15×) para no esperar y bájala a 1× para mirar detalles.
Cuando termine, mira cómo queda la pieza en el vídeo y lee la tarjeta de "Temperatura" (en la tabla de valoraciones, debajo del vídeo).
Anota las dos cosas en la tabla de observación (más abajo en esta página).
Repite con las demás temperaturas: vuelve a la pestaña "Config. impresora", cambia la temperatura (170 °C, 200 °C, 230 °C y 260 °C) y, antes de observar, comprueba otra vez que "Soportes" está en "No" (el laboratorio puede volver a mostrar "Sí" al regresar). Después pulsa otra vez "Comenzar a observar". No cambies la orientación ni el grosor.
Tabla de observación — calidad según la temperatura
Para cada temperatura, copia con tus palabras lo que dice la tarjeta de valoración de Temperatura y describe cómo queda la pieza en el vídeo (¿se ha formado la letra? ¿se ve lisa, rugosa, incompleta, con defectos? ¿no llega a salir material?). No inventes números ni notas: describe lo que observas.
| Temperatura °C | ¿Qué dice la tarjeta de valoración? | ¿Cómo queda la pieza en el vídeo? |
|---|---|---|
Compara los dos extremos. A 140 °C, ¿qué le pasa a la pieza o al material que sale de
la boquilla en el vídeo? A 260 °C la pieza sí llega a imprimirse, así que aquí fíjate en
lo que dice la tarjeta de valoración de "Temperatura" sobre el material. Describe lo que
has observado en cada caso; todavía no expliques por qué.
3 · Compara y ordena los resultados
8 min
Ahora ordena los resultados sin mirar una solución. Usa solo tu tabla de observación:
lo que viste en el vídeo y lo que decía la tarjeta de valoración de Temperatura para
cada caso.
Clasificación — de mejor a peor calidad
Ordena las cinco temperaturas de mejor a peor calidad según lo que has observado (la mejor en el puesto 1). En cada fila, escribe en pocas palabras por qué ocupa ese puesto, citando tu tabla de observación (lo que viste en el vídeo o lo que decía la tarjeta).
| Puesto | Temperatura °C | Motivo (qué observaste) |
|---|---|---|
Según tus observaciones, ¿qué temperatura (o rango de temperaturas) da la mejor calidad
con este PLA? ¿Coincide con tu predicción del paso 1?
4 · Explica: el porqué del material
9 min
Ya sabes qué pasa a cada temperatura. Ahora toca explicar por qué, pensando en cómo
se comporta el PLA al pasar por la boquilla caliente.
Cuando la temperatura es demasiado baja, el laboratorio indica que el material no se funde bien y puede llegar a obstruir la boquilla (a 140 °C ni siquiera sale). Explica, usando la idea de fusión, por qué un PLA poco caliente no puede formar una pieza de calidad.
Cuando la temperatura es demasiado alta (230 °C y sobre todo 260 °C), el laboratorio
indica que el material se degrada. Explica por qué calentar de más el PLA también
empeora la calidad, aunque el plástico sí esté fundido.
Pon las dos ideas juntas: ¿por qué existe un rango intermedio de temperatura que
funciona mejor que el frío y el calor extremos? (Pista: para imprimir bien, el plástico
tiene que fundir lo suficiente para fluir, pero sin degradarse.)
5 · Conclusión: tu recomendación de fabricación
5 min
Imagina que un compañero va a imprimir esta misma pieza en PLA y te pide consejo.
¿Qué temperatura recomiendas para imprimir esta pieza en PLA? Apóyate en tu clasificación,
no en una preferencia personal.
¿Qué fallos aparecen por debajo y por encima de esa temperatura recomendada? Cita al menos
dos temperaturas de tu tabla.
Explica por qué la temperatura afecta a la calidad usando las ideas de fusión y
degradación del PLA.