APLICACIÓN DE LA FABRICACIÓN GRANULAR ADITIVA (FGF). ADAPTACIÓN DE UNA IMPRESORA DE FDM Y ESTUDIO EXPERIMENTAL DE PARÁMETROS DE IMPRESIÓN

Abstract

Este Trabajo Fin de Máster estudia la tecnología de fabricación granular aditiva (FGF, Fused Granular Fabrication), una alternativa a la fabricación por deposición de filamento (FDM, Fused Deposition Modelling) que emplea pellets de polímero como materia prima en lugar de filamento convencional.

El trabajo se estructura en dos partes principales. En la primera parte, se llevó a cabo la adaptación de una impresora 3D FDM de escritorio con el objetivo de habilitar la impresión mediante pellets. Para ello, fue necesario modificar tanto la estructura mecánica de la impresora como su firmware, permitiendo la integración de una extrusora de pellets y garantizando el correcto funcionamiento del sistema.

En la segunda parte, se realizó un estudio experimental utilizando una impresora comercial de gran formato, la PioCreat G5 Ultra Pellet 3D Printer, con el objetivo de determinar de forma preliminar los parámetros de impresión más adecuados para dos de los materiales termoplásticos más empleados en fabricación aditiva: PLA y ABS.

Además, a partir de los resultados obtenidos en ambas fases experimentales, se llevó a cabo una comparación entre la fabricación granular aditiva y la tecnología FDM. Esta última fue seleccionada como referencia debido a que ambas tecnologías comparten el mismo principio de fabricación basado en la extrusión de material, diferenciándose principalmente en la materia prima utilizada.

Los resultados obtenidos muestran que la FGF no busca sustituir a la tecnología FDM, sino complementarla en aquellas aplicaciones donde la productividad, la reducción de costes de fabricación y el uso de materiales reciclados sean factores prioritarios. Asimismo, la FGF presenta un elevado potencial como tecnología más sostenible, al permitir el aprovechamiento de estructuras existentes de impresoras FDM y favorecer la incorporación de materiales reciclados en procesos de fabricación aditiva.

This project investigates the Fused Granular Fabrication (FGF) technology, an alternative to Fused Deposition Modelling (FDM) that uses polymer pellets as feedstock instead of conventional filament.

The work is structured into two main parts. In the first part, a desktop FDM 3D printer was adapted to enable pellet-based printing. This required modifications to both the mechanical structure of the printer and its firmware, allowing the integration of a pellet extruder and ensuring the correct operation of the system.

In the second part, an experimental study was carried out using a commercial large-format 3D printer, the PioCreat G5 Ultra Pellet 3D Printer, with the aim of preliminarily determining the most suitable printing parameters for two of the most widely used thermoplastic materials in additive manufacturing: PLA and ABS.

Furthermore, based on the results obtained from both experimental stages, a comparison between FGF and FDM technologies was performed. FDM was selected as the reference technology because both processes share the same extrusion-based manufacturing principle, with the main difference being the type of raw material used.

The results show that FGF is not intended to replace FDM technology, but rather to complement it in applications where productivity, manufacturing cost reduction, and the use of recycled materials are key factors. Additionally, FGF presents significant potential as a more sustainable technology, as it enables the reuse of existing FDM printer structures and promotes the incorporation of recycled materials into additive manufacturing processes.