Impresión 3D, diseño y prototipado
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La impresión 3D, aunque pueda parecer lo contrario, no es una tecnología excesivamente reciente. Existen diversas formas de imprimir en 3D actualmente en el mercado. Algunas son bastante populares, como es el caso de las impresoras 3D de filamento, y otras no tan conocidas como el sinterizado selectivo o la fusión en polvo.

Hay que tomar especial interés en decidir que tipo de tecnología de impresión 3D debemos utilizar en cada proyecto, ya que algunas tienen un coste más elevado que igual no será necesario asumir. No obstante, es ideal disponer de un gran abanico de posibilidades para realizar nuestro proyecto.

También dispones de servicios de impresión 3D, como el que ofrecemos en 3DWork, donde puedes conseguir fácilmente asesoría para cualquiera de tus proyectos.

 

 

Tecnologías de fabricación aditiva

En este artículo simplemente haremos un breve acercamiento a las más importantes, y probablemente existirá alguna más que nos dejamos en el tintero, no tengas la menor duda ya que cada día surgen nuevas ideas y proyectos en el campo de la fabricación aditiva.

 

Extrusión de material (FFF/FDM)

Esta tecnología de impresión 3D es una de las más utilizadas, sobre todo por la gran mayoría de “Makers” y aficionados a las impresoras que no dejan de crecer a diario. Se podrían denominar impresoras 3D de escritorio, ya que el tamaño normalmente es extremadamente compacto.

Entre ellas podemos encontrar marcas muy famosas y extendidas, como BCN3DMakerBot o Ultimaker.

En este tipo de tecnología, la impresora deposita plástico fundido sobre una superficie de impresión (o cama caliente) para luego solidificarse. De esta forma va construyendo capa a capa la pieza que deseamos fabricar.

Una vez que todas las capas se hayan completado correctamente el resultado sera nuestra pieza o prototipo completamente finalizado. Solo quedará listo para que lo retiremos de la superficie de impresión para su posterior uso.

No obstante, esta tecnología precisa de un gran número de variables y parámetros a controlar, así que no esta exenta de problemas y precisa de alta experiencia para su correcto manejo, sobre todo si vas a trabajar con materiales excesivamente técnicos, como Carbon Fiber, Nylon, PC/ABS, etc.

Además conlleva algunos problemas inherentes, como la retracción de las piezas o “Warping” durante el proceso de impresión, algo que a veces es un verdadero dolor de cabeza.

 

Estereolitografía (SLA/DLP)

La estereolitografía es otra tecnología de impresión que podemos encontrarnos y que utiliza resinas fotopolímeras completamente líquidas para la fabricación de las diferentes piezas que precisemos.

La resina se encuentra en una bañera o cuba, normalmente en la parte inferior de la misma, y es curada por luz ultravioleta (UV) para componer capa a capa, y con una precisión asombrosa, las piezas o prototipos siguiendo un patrón previamente definido.

Existen principalmente 3 tipos de procesos en el mercado, que son SLA, DLP y LCD. La principal diferencia entre este tipo de tecnologías de impresión 3D es la fuente de luz que utilizan para el curado de la resina. En una impresora SLA, por ejemplo, se utiliza un punto láser, mientras que en la impresión DLP se proyecta una imagen de luz ultravioleta completa por capa. En el caso de las impresoras LCD es mediante unos leds y una pantalla que “filtra” el paso de luz, dejando solamente la figura a curar proyectada en la cubeta.

En realidad, y como curiosidad, la estereolitografía fue la primera tecnología de impresión 3D que nació allá por el año 1986 y gracias a Charles W. Hull, el cual fundó la compañía 3D Systems para su posterior comercialización.

 

Sinterizado selectivo por láser (SLS)

También existe dentro de las tecnologías de impresión en 3D un proceso denominado sinterizado selectivo por láser (SLS). Aquí se utiliza una fuente de calor y también una cubeta donde se deposita una especie de polvo. Este polvo se lleva al punto de fusión mediante un dispositivo láser de CO2, el cual poco a poco irá conformando nuestra pieza completamente sólida.

Este proceso se efectúa de la siguiente manera. Primero se precalienta un recipiente con el polvo (polímero) justo por debajo de su punto de fusión.

Después, una cuchilla va depositando una capa extremadamente fina (lo normal es 0.1mm) sobre la plataforma de impresión y aquí es donde el láser sinteriza (o quema) el polvo y lo convierte en una capa completamente sólida.

En todo este proceso el láser es enfocado mediante galvanómetros (o espejos) dedicados a tal tarea, que le confieren una precisión extrema.

Una de las características y ventajas de este proceso es que no se necesita ningún material de soporte, lo cual es una gran ventaja añadida. El propio polvo efectua las funciones de soporte.

 

Inyección de material (DOD o Material Jetting)

Otra de las tecnologías de impresión 3D disponible es la denominada inyección de material (o Material Jetting en inglés). Podría decirse que es algo parecido a la impresión de tinta en 2D pero aplicado al 3D.

Aquí se utilizan fotopolímeros o pequeñas gotitas de cera que luego se curan con una luz para ir construyendo capa por capa y definir la pieza final.

Gracias a la propia naturaleza de esta tecnología de impresión 3D, se puede imprimir en diferentes materiales una misma pieza, algo realmente interesante.

El proceso de producción es bastante rápido y los diferentes materiales se pueden depositar en una sola pasada lineal, algo impensable en otros procesos de impresión 3D.

Una de las aplicaciones más comunes para esta tecnología de impresión 3D es la producción de moldes de fundición.

 

Inyección de aglutinante (Binder Jetting)

La inyección de aglutinante o como se diría en inglés Binder Jetting, es otra de las numerosas tecnologías de impresión 3D que hay disponibles en el mercado. Se usa en un amplio rango de aplicaciones y consiste en inyectar un aglomerante en una cama de polvo para fabricar la pieza deseada.

En este video a continuación puedes observar como funciona el proceso de inyección de aglutinante, de la mano de 3D Systems.

Como en casi todos los procesos de impresión 3D se efectua capa por capa, que se unirán y formaran la pieza final. Existen dos categorías, la inyección en arena y la inyección en metal.

La altura de capa de las piezas puede ir desde 50 micrones hasta 380 micrones, siendo mayor el tiempo de producción a mayor altura de capa, como es obvio. Existe una amplia gama de materiales (polvos) para utilizar, aunque lo ideal es elegirlo en base a la pieza a producir.

 

Fusión de lecho en polvo (SLM DMLS EBM)

Y por último en este artículo sobre tecnologías de impresión 3D no podíamos dejar de nombrar la fusión de lecho en polvo (SLM DMLS y EBM). Con esta tecnología se puede producir partes sólidas usando una fuente térmica para inducir la fusión en diferentes partículas de polvo metálico.

Existen 3 variantes de esta tecnología que son SLM, DMLS y EBM. Las dos primeras operan de una forma similar a la tecnología SLS, con la diferencia de que la pieza final es metálica. Se usa un haz láser para fundir el polvo metálico y conseguir una pieza homogénea.

En el caso de la tecnología EBM se utiliza un haz de electrones en lugar de un haz de fotones (láser). Se escanea una delgada capa de polvo que causa la fusión y, como no, su solidificación.

La velocidad en este caso es generalmente superior a las tecnologías de SLM y DMLS y se debe a la mayor densidad energética. Aunque esto conlleva un mayor tamaño de las partículas de polvo y de altura de capa.

Y tambien cabe reseñar que estas piezas deben realizarse al vacío y con materiales conductores. Esperamos que este artículo sobre las diferentes tecnologías de impresión 3D haya sido de vuestro agrado.

 

 

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