La evolución del color en impresión 3D FFF

La evolución del color en impresión 3D FFF

La impresión 3D por filamento fundido ha experimentado una evolución significativa en los últimos años, no solo en términos de precisión o materiales, sino también en la forma en que se incorpora el color en las piezas impresas. Desde los inicios con un único extrusor,  hasta los actuales sistemas multimaterial, la tecnología ha ido adaptándose a las necesidades de usuarios que buscan tanto funcionalidad como estética.

Imagen 1: Pieza monocromática al lado de modelo policromático. Fuente: Flickr/Fdecomite

Inicialmente, la impresión FFF solo permitía el uso de un único color por pieza, limitado a lo que ofrecía un único extrusor. Por lo tanto, si se deseaba una policromía en la pieza, era necesario dividirla e imprimir cada parte por separado y con un color diferente, requiriendo o bien ir cambiando las bobinas o emplear varias impresoras en paralelo. Esta técnica se conoce como "swap by layer" y con el uso de software específico se pueden alcanzar acabados muy profesionales.

Imagen 2: Piezas impresas  monocromáticas. Fuente: DLA.mil

Con la incorporación de un segundo extrusor, fue posible combinar dos colores o materiales. El primer sistema fué la extrusión dual dependiente (dos extrusores en un solo carro) y como ventajas permite imprimir soportes solubles o bicolor con relativa simplicidad y es más económico y mecánicamente sencillo que otros sistemas multicabezal. Sin embargo existe riesgo de contaminación en los colores o colisiones entre boquillas, salvo que cuente con sistemas como el cabezal elevable de Raise3D, que eliminan este riesgo haciendo de este un sistema eficiente y seguro. Por otra parte, puede verse reducido el volúmen útil del eje X, y se duplica el mantenimiento al tener dos hotends en lugar de uno.  

También existe el sitema IDEX,  Extrusores duales independientes. En este sistema cada extrusor tiene su propio eje X o carro. Cuando uno imprime, el otro se "aparca" en una esquina, minimizando interferencias y evita contaminación y colisiones. Esto habilita los modos espejo (mirror) o duplicado (duplication) para aumentar la productividad, asi como contar con una menor masa móvil por carro, lo que aumenta precisión y velocidad. Eso sí, tiene un coste superior, una calibración más compleja por alineación entre cabezales y requiere firmware/mecánica más avanzada. Además comparte el necesitar el mantenimiento de ambos cabezales y el menor volumen útil del eje X.

Como extra, permite además imprimir la una pieza en dos colores simultaneamente, o hacer un duplicado o espejo, cada una de un color, o bien el uso de materiales diferentes, por ejemplo para el soporte y el modelo.

Imagen 3: Piezas impresas en modo espejo y dos colores. Fuente: Raise3D

De forma paralela, se introdujeron soluciones con una filosofía diferente para alcanzar la policromía, como la XYZ da Vinci Color que integraba un sistema de inyección de tinta sobre filamento blanco, ofreciendo una solución a todo color aunque con limitaciones técnicas. 

Video 1: Presentación de la XYZ da Vinci Color. Fuente: Youtube

A esta etapa le siguieron impresoras con cambio de herramienta automático, capaces de emplear distintos cabezales para imprimir múltiples colores o materiales de forma más precisa. En esta configuración se utiliza un único cabezal móvil que puede intercambiar automáticamente diferentes herramientas (por ejemplo, extrusores de distintos materiales o boquillas) durante la impresión. A diferencia de los sistemas multimaterial con un solo extrusor, aquí cada herramienta es independiente y se acopla al carro según sea necesario. Se trata de un sistema complejo y por lo tanto, caro. Además esta complejidad puede acarrear sus propios problemas, sobre todo en las partes más delicadas del proceso como son el acople y desacople de los extrusores. 

Imagen 4: Cabezal multiherramienta. Fuente: CNC Kitchen

Actualmente, los sistemas multimaterial como el Prusa MMU o  Bambu lab AMS, permiten alternar varios filamentos desde un solo extrusor, abriendo la puerta a impresiones multicolor mucho más versátiles y detalladas. Estos sistemas almacenan las bobinas de material con su propio sistema de engranajes y motor, conduciendo el filamento hasta un buffer o hub. de este modo el filamento tiene la tensión adecuada para un cambio sin incidencias, cambio que la propia impresora solicita según la configuración de colore sy materiales seleccionados para cada trabajo. Además suelen poder combinarse varias unidades, alcanzando en determinadas configuraciones hasta 24 colores simultáneos (Bambu Lab H2D, 4 AMS 2 Pro y 8 AMS HT).

Imagen 5: 2 AMS conectados a la Bambu Lab X1 Fuente: BambuLab

El color en los filamentos

El color del filamento es un aspecto fundamental en la impresión 3D cuando se busca una estética cuidada, se busca un determinado acabado o se requiere codificación visual por colores. Las marcas han desarrollado amplias gamas cromáticas y distintos acabados superficiales para cubrir necesidades funcionales y decorativas.

Imagen 6: Bobinas multicolor. Fuente: WikiCommons

Entre los acabados más comunes se encuentran:

• Silk (seda): aspecto brillante y sedoso, ideal para piezas decorativas.

• Mate: reduce el reflejo y disimula las líneas de capa.

• Satinado: equilibrio entre mate y brillo.

• Brillante: colores vivos con alto reflejo superficial.

• Bicolor o multicolor: fabricados con transición de pigmentos en un mismo filamento. 

• Cambio de color térmico o solar: el color varía con la temperatura o la luz.

• Glow-in-the-dark: brilla en la oscuridad tras exposición a luz.

• Translúcido: Deja que la luz lo atraviese, con distintos grados de transparencia.

No obstante, uno de los retos más relevantes es la consistencia del color entre lotes, especialmente en procesos profesionales donde se requiere reproducibilidad entre series. En este aspecto, fabricantes como Fillamentum y Polymaker han sido referentes, garantizando homogeneidad en pigmentación gracias a controles de calidad estrictos y formulaciones estables. Esto garantiza que mientras se emplee el misto materia y color, tanto el acabado como el color de una pieza se mantendrán constantes aun cuando cambiemos de bobina.

La importancia de una gama cromática completa y estable entre lotes

Imagen 7: Paleta de colores. Fuente: CreativeCommons

Contar con una gama completa y coherente de colores no solo amplía las posibilidades creativas, sino que es clave para la productividad en entornos profesionales. A esto se suma la necesidad de consistencia entre lotes, evitando desviaciones de color que puedan arruinar una serie de piezas o requerir ajustes innecesarios. Para la gestión de colores, existen varios estándares, los más conocidos son:

Pantone, donde cada color cuenta con un código único (ej. Pantone 205 C), que garantiza coherencia entre impresor, fabricante y diseñador. Además ofrece versiones para embalaje, plásticos y distintos acabados (coated, uncoated, matte, etc.). 

Ral, Originado en Alemania en para estandarizar pinturas, recubrimientos y plásticos industriales, se compone de varias colecciones:

• RAL Classic, ampliamente usado en arquitectura e industria) 
• RAL Design, basado en espacio CIELAB para diseño más preciso 
• RAL Effect, tonos metálicos y estándar, formulados con pinturas base agua
• RAL Plastics: adaptaciones específicas de Classic/Design para plásticos
• NCS (Natural Color System), basado en percepción visual humana, usado en arquitectura y diseño espacial.

Munsell, clasifica color por matiz, valor y croma, común en pintura y educación artística.

Los filamentos Panchroma de Polymaker están diseñados para ofrecer una coherencia cromática avanzada, y aunque no se integran directamente en sistemas estándares como Pantone o RAL, facilitan la aproximación a estos mediante los valores HEX de sus colores:

Cada color de la gama Panchroma (más de 150 combinaciones y 17 acabados) está validado en fábrica con códigos HEX precisos, lo que permite su correspondencia con estándares gráficos Pantone o industriales RAL mediante conversiones digitales Al disponer del HEX exacto (por ejemplo, “#1C1C1C” para Charcoal Black), los profesionales pueden usar recursos online o software dedicado como HueForge para encontrar el color Pantone o RAL más cercano. También existen accesorios como el BIQU AJAX TD1S, una innovadora herramienta diseñada para medir con exactitud la distancia de transmisión (TD) de los filamentos y capturar el color real en formato hexadecimal.

En este contexto, Panchroma se presenta como una solución integral. Esta gama, desarrollada por Polymaker, ofrece:

• Una amplia paleta de colores sólidos y especiales. Para que siempre tengas donde elegir.
• Diversidad de acabados (mate, silk, satinado, etc.) adaptados a cada aplicación. Combínalos para obterner resultados espectaculares.
• Alta uniformidad de color entre bobinas y lotes, gracias a una formulación precisa. No más inconsistencias entre una bobina y la siguiente.
• Compatibilidad total con sistemas multimaterial y multicolor, lo que garantiza una transición perfecta en sistemas como AMS o MMU. Los materiales y medidas se ajustan perfectamente a su uso en estos dispositivos.

Imagen 8: La extensa variedad de opciones disponibles en Panchroma. Fuente: Polymaker

Una de las principales ventajas de Panchroma es que todos los colores están diseñados para funcionar en conjunto, tanto en lo visual como en lo técnico (temperaturas, retracción, adherencia, etc.). Esto permite crear impresiones multicolor de alta calidad sin comprometer la fiabilidad del proceso.

Además, existen numerosos ejemplos de piezas impresas con Panchroma en la web y redes sociales de Polymaker, que muestran la versatilidad del sistema en proyectos artísticos, funcionales, educativos o de diseño de producto.

Cabe destacar que los antiguos filamentos PolyTerra y PolyLite han sido integrados bajo la marca Panchroma, manteniendo sus propiedades pero adaptados a un nuevo sistema de nomenclatura y compatibilidad que simplifica la elección del usuario.

Combinando estos filamentos con un software profesional como HueForge, se pueden alcanzar resultados policromáticos de la más alta calidad:

Imagen 9: Ejemplo de uso de filamentos de varios colores en conjunción con HueForge. Fuente: HueForge.

Conclusiones

La impresión 3D FFF ha superado ya la barrera del color limitado. Gracias a los avances en hardware y a la evolución de filamentos como los de la gama Panchroma, ahora es posible lograr resultados multicolor con precisión, estética y fiabilidad. La combinación de una paleta coherente, acabados variados y consistencia entre lotes posiciona a Panchroma como una referencia en el ecosistema multicolor actual.

En un escenario donde la calidad visual es tan relevante como la funcional, contar con un sistema cromático robusto y predecible se convierte en una ventaja competitiva para diseñadores, fabricantes y profesionales de la impresión 3D.