Tolerancias y precisión en las tecnologías de impresión 3D

Las tolerancias se confunden a menudo con la exactitud y la precisión. En la tecnología de impresión 3D, estos términos son distintos y nunca deben utilizarse indistintamente. Las tolerancias definen el grado de precisión que debe tener el diseñador. En otras palabras, es la cantidad de margen de maniobra permitido en un diseño o fabricación, que depende de las normas individuales o de la industria.

Cuando se habla de precisión, se refiere simplemente a la coherencia de las dimensiones en comparación con el valor real. En este caso, el valor real son las dimensiones del modelo de impresión 3D digitalizado. Por otro lado, la precisión define lo cerca que están las dimensiones de las piezas impresas en 3D de las del modelo.

Tolerancias en la impresión 3D: qué esperar

Las diferentes tecnologías de impresión 3D ofrecen distintas capacidades en lo que respecta a las tolerancias. La precisión alcanzable depende del tamaño de la pieza, el material elegido y la geometría, especialmente si el diseño es voluminoso, ya que esto puede provocar una mayor contracción.

Nikolaus Mroncz

Jefe de Ingeniería de Ventas

Aunque el postprocesado puede ayudar a mejorar la precisión dimensional, no siempre se garantizan tolerancias ajustadas en el primer intento. Por eso, en Xometry, a menudo producimos primero una pieza de muestra, para ayudar a los clientes a alcanzar las tolerancias requeridas desde el principio.

A continuación se muestra un resumen rápido de las tolerancias generales ofrecidas por Xometry para las tecnologías de impresión 3D más utilizadas. Estos valores son indicativos y pueden variar en función de factores como el tamaño de la pieza, la elección del material y la geometría.

Tecnología de impresión 3D	Tolerancias
MJF	± 0,3% (± 0,2 mm)
SLS	± 0,3% (± 0,3 mm)
SLA	± 0,5% (± 0,2 mm)
FDM	± 0,5% (± 0,5 mm)
DLS Carbon	± 0,1% (± 0,1 mm)
DMLS	± 0,2% (±0,1 – 0,2 mm)
Polyjet	±0,1 mm para las primeras decenas de mm es típico, más ±0,05 mm por cada mm posterior

En las siguientes secciones, exploraremos con más detalle las tolerancias típicas alcanzables con cada tecnología de impresión 3D.

Tolerancias de impresión 3D de MJF

HP Multi Jet Fusion (MJF) es una de las tecnologías de impresión 3D más rentables que ofrece tolerancias finas. Funciona aplicando un agente de fusión al material en polvo, seguido de una fuente de calor que cura sistemáticamente cada capa. Las cámaras de fabricación calefactadas elevan la temperatura general del polvo, lo que minimiza la deformación y la contracción al tiempo que permite cambios graduales de temperatura que mejoran la precisión dimensional.

Sin embargo, la acumulación de calor, especialmente de las lámparas de infrarrojos utilizadas durante la impresión, puede provocar tensiones térmicas. Las geometrías más gruesas, las superficies anchas y los grosores de pared desiguales son más propensos a alabearse o retorcerse debido a la contracción. Para reducir estos riesgos, lo mejor es seguir unas directrices de diseño similares a las utilizadas para las piezas moldeadas por inyección.

Parámetro	Valor
Tolerancia	± 0,3% (límite inferior: ± 0,3 mm) Consejo profesional: Para tolerancias más estrictas, se recomienda el relleno de vidrio PA 12
Encogimiento/Alabeo	La contracción suele oscilar entre el 2 y el 3%. Sin embargo, la mayoría de las impresoras MJF lo tienen en cuenta en el diseño
Volumen de construcción	Hasta 380 x 284 x 380 mm, aunque normalmente recomendamos un tamaño máximo de 356 x 280 x 356 mm
Espesor de capa	~0.08 mm
Tamaño mínimo de la característica	Mínimo 0,5 mm, se recomienda 0,7 mm
Estructura de soporte	No es necesaria

Complex 3D printed part via MJF — Pieza compleja impresa en 3D a través de MJF

Tolerancias de impresión 3D SLS

El sinterizado selectivo por láser (SLS) es similar al MFJ en muchos aspectos. La única diferencia es que el SLS utiliza un láser de CO2 para calentar el polvo de polímero en lugar de un terrón de calor. La deformación y la contracción son problemas tanto en el MFJ como en el SLS. Esto se mitiga en SLS dejando enfriar gradualmente las piezas impresas en 3D en el polvo.

Parameter	Valor
Tolerancia	± 0,3% (± 0,3 mm para 100 mm) Consejo profesional: Para tolerancias más estrictas, se recomienda el relleno de vidrio PA 12
Encogimiento/Alabeo	Sa pérdida de ingresos suele oscilar entre el 3% y el 3,5%. Las grandes superficies planas son especialmente propensas al alabeo
Volumen de construcción	Hasta 340 x 340 x 605 mm, pero normalmente recomendamos un tamaño máximo de 320 x 320 x 580 mm
Espesor de capa	~0,1 mm y para piezas estancas 1,5 mm, cuando el espesor de la pared es superior
Tamaño mínimo de la característica	Mínimo 0,5 mm, se recomienda 0,75 mm
Estructura de soporte	No es necesario

Tolerancias de impresión 3D SLA

Estereolitografía, o SLA, es una tecnología de impresión 3D preferida cuando es vital una mayor precisión y tolerancias más finas. Los materiales elegidos para este proceso (polipropileno, ABS, policarbonato, etc.) se curan y procesan con UV. Sin embargo, los materiales con altas características de flexión no son ideales, ya que son propensos a la deformación.

Esta tecnología también requiere que las piezas que se imprimen en 3D estén ancladas a la placa de construcción y que cualquier característica con ángulos inferiores a 45^ose apoye.

Parámetro	Valor
Tolerancia	± 0,5% (± 0,20 mm)
Encogimiento/Alabeo	Los vanos sin soporte pueden sufrir alabeos
Volumen de construcción	Hasta 736 x 635 x 533 mm
Espesor de capa	~ 0.02 mm
Tamaño mínimo de la característica	0,1 mm
Estructura de soporte	Sí, para elementos salientes

SLA Industrial Black, ABS-Like Side — SLA Industrial Negro, Lado ABS

Tolerancias de impresión 3D FDM

El modelado por deposición fundida (FDM) produce piezas mediante la extrusión de material termoplástico sobre una placa de impresión, capa a capa. Es adecuado para piezas grandes, geometrías mecánicas y aplicaciones que no requieren detalles ultrafinos. La FDM se utiliza ampliamente en todos los sectores debido a su versatilidad y asequibilidad.

Al igual que la SLA, la FDM requiere estructuras de soporte, y el postprocesado puede introducir imprecisiones dimensionales, especialmente en las zonas con mucho soporte. Además, es posible que las características estrechas no se resuelvan con precisión debido a la anchura de la boquilla. La contracción comienza inmediatamente cuando el material se enfría tras la deposición, y las tolerancias pueden variar significativamente entre las impresoras FDM de sobremesa y las industriales.

Parámetro	Valor
Tolerancia dimensional	Creación de prototipos (sobremesa): ± 0,5% (límite inferior: ± 0,5 mm) Industrial: ± 0,15% (límite inferior: ± 0,2 mm)
Encogimiento/Alabeo	Materiales como el PLA presentan una contracción baja (0,3%-0,5%), mientras que otros como el Nylon 12 pueden encoger hasta un 2%, y el PVDF hasta un 4%
Volumen de construcción	Hasta 914 x 610 x 914 mm
Espesor de capa	~0.05-0.3 mm
Tamaño mínimo de la característica	Hasta 0,2 mm.
Estructura de soporte	Sí, para elementos salientes

FDM 3D printed parts — Piezas impresas en FDM 3D

Tolerancias de impresión 3D DMLS

El sinterizado directo de metales por láser (DMLS) se utiliza para fabricar piezas metálicas prácticamente sin poros, con una rugosidad superficial de unos 20 micrómetros. El proceso requiere mucho calor, lo que a menudo provoca contracción y alabeo. A diferencia de los plásticos, los metales tienen una conductividad térmica y unos índices de contracción diferentes, que deben tenerse en cuenta durante el diseño para garantizar la precisión dimensional.

Parámetro	Value
Tolerancia	± 0,2% (± 0,1 – 0,2 mm)
Encogimiento/Alabeo	El calor elevado durante el proceso puede causar contracción y deformación
Volumen de construcción	250 x 250 x 325 mm
Espesor de capa	0,02 – 0,08 mm según el material
Tamaño mínimo del elemento	0,75 mm para elementos estéticos, 1,5 mm para elementos estructurales
Estructura de soporte	Sí, para elementos salientes

DMLS Aluminum AlSi10Mg — DMLS Aluminio AlSi10Mg, según impresión

Tolerancias de impresión 3D Polyjet

PolyJet es una de las tecnologías de impresión 3D más precisas, que ofrece las tolerancias más finas y una resolución de detalle excepcional. Utiliza fotopolímeros rígidos y similares al caucho sin depender del calor, por lo que es menos propensa al alabeo y la contracción. Sin embargo, los materiales son menos robustos que los termoplásticos utilizados en FDM o SLS.

Parameter	Valor
Tolerancia	± 0,05-0,1 mm para 100 mm
Encogimiento/Alabeo	Mínimo debido al proceso de curado UV; sin embargo, las áreas planas grandes pueden experimentar un ligero alabeo
Volumen de construcción	Hasta 490 mm x 391 mm x 200 mm
Espesor de capa	0,004 mm
Tamaño mínimo de la característica	1,2 mm o superior para rígidos. 2 mm o más para los de tipo goma
Estructura de soporte	Sí, para elementos salientes

Polyjet printed part — Pieza impresa por chorro de polietileno

Tolerancias de impresión 3D Carbon DLS

Carbon DLS es una tecnología de impresión 3D de alta precisión que utiliza resinas de ingeniería curadas térmicamente. Estos materiales incluyen opciones basadas en uretano como FPU (flexible), RPU (rígido), EPU (elastomérico) y SIL, que imita la silicona. Aunque el DLS de carbono proporciona detalles finos y piezas resistentes, el proceso de curado puede introducir cierta contracción.

Parámetro	Value
Tolerancia	±0,1% (± 0,1 mm para 100 mm)
Encogimiento/Alabeo	El proceso de curado puede introducir cierta contracción
Volumen de construcción	Hasta 119 x 189 x 300 mm. Tamaño recomendado: dentro de 100 x 100 x 150 mm
Espesor de capa	~0.1 mm
Tamaño mínimo de la característica	Se recomienda un mínimo de 1 mm
Estructura de soporte	Sí, para elementos salientes

Impacto del posprocesado en las tolerancias

La mayoría de las tecnologías producen estructuras de soporte. La eliminación de los soportes no sólo afecta al acabado superficial, sino que a veces también provoca la eliminación de material en ese punto. Esto crea imprecisiones en las dimensiones.

Los procesos de acabado como el lijado pueden utilizarse para recortar dimensiones adicionales, mientras que técnicas como el revestimiento y la pintura pueden añadir poco a las dimensiones. En DMLS, a veces se aplican de 1 a 2 mm de material adicional a superficies significativas, que se mecanizan en consecuencia tras la impresión. Es una forma de corregir las dimensiones y conseguir tolerancias ajustadas.

Factores que afectan a las tolerancias en la tecnología de impresión 3D

En la impresión 3D, los principales factores que influyen en las tolerancias son:

Contracción del material (cambio de volumen debido a un cambio de estado de líquido a sólido)
Espesor de la capa
Tamaño mínimo de la característica
Tamaño de construcción (tamaño máximo de la pieza que se va a imprimir, en función de la tecnología)

#1 Contracción del material

El material de construcción utilizado en los procesos de impresión 3D incluye filamentos termoplásticos, polvos, resinas, fotopolímeros líquidos y polvo metálico. Todos estos materiales tienen un grado variable de contracción. Como principio de la impresión 3D, los polímeros se encogen de forma natural cuando se enfrían y solidifican durante el proceso de impresión. La velocidad de contracción es específica de cada material.

Factor	Impacto en la contracción y la tolerancia	Soluciones prácticas
Tipo de material	Cada material se contrae a un ritmo diferente. Por ejemplo, el nailon encoge más que el PLA.	Utilice reglas de diseño específicas para cada material; elija materiales de baja contracción como PLA, PETG o resinas de fotopolímero para piezas de alta precisión.
Geometría de la pieza	Las secciones grandes, planas o gruesas son propensas al alabeo y la distorsión.	Rompa las grandes superficies con nervios; evite las esquinas afiladas; reduzca la masa de la pieza si es posible.
Espesor de pared	Las paredes desiguales se enfrían a ritmos diferentes, lo que provoca tensiones internas y deformaciones de la forma.	Mantenga constante el espesor de la pared; pase gradualmente de secciones gruesas a finas.

#2 Espesor de la capa

El grosor de la capa, también llamado resolución vertical, afecta a la precisión de una pieza en la dirección Z. Su impacto es especialmente visible en procesos como FDM, SLA y PolyJet, en los que las piezas se construyen directamente sobre un lecho. A continuación se desglosa cómo influye el grosor de capa en la calidad de impresión de las distintas tecnologías:

Tecnología	Espesor de capa típico	Impacto en la precisión	Consideraciones
FDM	0,05–0,3 mm	Capa inicial grande (a menudo >100% de extrusión) puede provocar una base sobredimensionada; escalonamiento visible en las curvas	Evitar rasgos ultrafinos en curvas o superficies base
SLS	0,10–1,50 mm	La altura de las capas está preestablecida; el escalonamiento es menos visible gracias a la fusión del polvo	No es ideal para detalles curvos, pero ofrece resultados dimensionales consistentes
MJF	0,08 mm	Resolución Z constante con un mínimo escalonamiento visible	Proceso muy estable; adecuado para piezas funcionales con buena precisión dimensional
SLA	0,02 mm	Buena resolución Z, pero puede producirse alabeo por la tensión de curado	Utilice soportes para estabilizar las piezas altas
DMLS	0,02–0,08 mm	Las capas muy finas reducen el escalonamiento, pero las tensiones térmicas pueden afectar a la planitud	Utilizar soportes optimizados
Polyjet	0,04 mm	Excelente precisión Z; mínimo escalonamiento	Ideal para superficies lisas y detalles finos

Nikolaus Mroncz

Jefe de Ingeniería de Ventas

Dado que la impresión 3D construye las piezas capa por capa, las superficies curvas o en ángulo muestran de forma natural un efecto escalonado. Esto no sólo afecta al acabado de la superficie, sino que puede alterar ligeramente las dimensiones previstas, especialmente en características como esferas o chaflanes. La reducción de la altura de la capa puede minimizar este efecto, y a menudo se utilizan métodos de postprocesado como el lijado, el pulido o el alisado con vapor para recuperar la precisión deseada.

#3 Tamaño mínimo de las características

El tamaño mínimo de característica se refiere al detalle más pequeño que una impresora 3D puede producir de forma fiable. Depende tanto de la tecnología de impresión como de parámetros específicos de la máquina, como el diámetro de la boquilla, el grosor de la capa y el tamaño del rayo láser.

En FDM, el tamaño de la característica depende de la boquilla y de la altura de la capa:

Resolución X-Y: determinada por el diámetro de la boquilla. Una boquilla más pequeña permite detalles más finos en superficies horizontales.
Resolución Z: controlada por el grosor de la capa. Las capas más finas permiten una mejor resolución en superficies verticales e inclinadas.
Por ejemplo, una boquilla de 0,4 mm imprime normalmente características no inferiores a 0,4-0,5 mm en X-Y. Los textos o surcos más pequeños se imprimen mejor con una boquilla de 0,2 mm.
Nota: el detalle de las características varía en función de la orientación de la pieza. Los detalles de la superficie superior serán más nítidos que los de los lados verticales.

Las tecnologías basadas en polvo y resina dependen del diámetro del rayo láser o de la fuente de luz y de las características del material para la resolución:

Tamaño del punto láser/luz: define la característica X-Y más pequeña imprimible.
Altura de capa: afecta a la resolución Z, igual que en FDM.
Reutilización del material: en los métodos basados en polvo (MJF, SLS, DMLS), el polvo reutilizado se vuelve menos esférico con el tiempo, lo que reduce la consistencia de la resolución y la fiabilidad dimensional.

#4 Tamaño de construcción

El tamaño de construcción se refiere al tamaño máximo total de la pieza que puede fabricar una impresora o al tamaño máximo que cabe en un área de construcción de una impresora. Cuanto mayor sea la pieza, más tiempo necesitará para curarse o enfriarse. Durante este proceso, se producen muchas contracciones y alabeos debido a un enfriamiento desigual.

Las piezas grandes también requieren muchas estructuras de soporte (aunque depende del diseño y el proceso). Cuando se retira, también afecta a la calidad de la superficie.

Obtención de impresiones 3D con tolerancias más estrictas

Conseguir tolerancias estrictas en la impresión 3D no sólo consiste en seleccionar la tecnología adecuada, sino también en comprender la interacción entre el comportamiento del material, la capacidad de la impresora, la geometría de la pieza y los ajustes del proceso. Los diseñadores deben tener en cuenta los requisitos de tolerancia desde las primeras fases de CAD, aplicando reglas de diseño específicas del proceso y planificando el posprocesamiento cuando sea necesario. Cuando la precisión es fundamental, la elección de materiales estables y tecnologías fiables como SLA, PolyJet o DMLS puede marcar una diferencia significativa.

Por otra parte, trabajar con un socio de fabricación con experiencia da acceso a máquinas de calidad industrial, entornos controlados y comentarios de expertos, lo que garantiza que sus piezas cumplen las especificaciones funcionales y dimensionales. Xometry ofrece servicios de impresión 3D industrial personalizados con una amplia gama de tecnologías y materiales, opciones de inspección dimensional y asistencia experta para ayudarle a conseguir la precisión que exige su proyecto.