La guía completa para la impresión 3D

La impresión 3D es una tecnología de producción y creación de prototipos digitales que fabrica piezas de plástico o metal capa por capa. También se conoce como fabricación aditiva porque el material se agrega gradualmente para construir la pieza, a diferencia de los procesos de fabricación sustractivos, como el mecanizado CNC, el corte por láser, el corte por plasma, el chorro de agua, el estampado, etc., que eliminan el material para formar una materia prima. .

Aunque se inventó en la década de 1980, la impresión 3D ha crecido enormemente en estatura en el siglo XXI, con la impresión 3D de plástico convirtiéndose en un importante método de creación de prototipos y la fabricación aditiva de metal de alta calidad ahora común en industrias como la aeroespacial y la medicina.

Los diferentes tipos de impresoras 3D funcionan de diferentes maneras, aunque normalmente comparten ciertas características fundamentales. Todas las impresoras 3D están controladas por instrucciones de computadora (en forma de código G) y funcionan girando la materia prima, p. metal en polvo, resina líquida o filamento termoplástico, en una nueva forma, una capa a la vez, hasta que se construya un objeto 3D completo.

Aunque la fabricación aditiva con calidad de producción está creciendo, las impresoras 3D todavía se utilizan principalmente como herramienta de creación de prototipos. Esto se debe a que tienen costos iniciales muy bajos, no requieren herramientas y son muy rápidos para imprimir artículos únicos.

Esta guía analiza los conceptos básicos de la impresión 3D, incluidos los principales materiales y tecnologías de impresión 3D, las ventajas de la impresión 3D sobre procesos comparables y las aplicaciones comunes de la impresión 3D.

Tecnologías de impresión 3D

FDM

El modelado por deposición fundida (FDM), a veces conocido como fabricación de filamentos fundidos (FFF), es una tecnología de impresión 3D que imprime filamentos termoplásticos calentándolos hasta un estado fundido y luego extruyéndolos a través de una boquilla en un cabezal de impresión en movimiento.

FDM funciona mediante la extrusión de un flujo constante de material termoplástico desde un cabezal de impresión que se mueve a lo largo de dos ejes (según las instrucciones de la computadora); el material extruido forma una forma 2D en la cama de impresión, se enfría y finalmente se solidifica. Luego, el cabezal de impresión se eleva gradualmente para pasar a la siguiente capa 2D, que se imprime encima de la primera, y este proceso se repite hasta que se imprime toda la forma 3D.

Debido a su gama de materiales, asequibilidad y facilidad de uso en entornos no industriales, FDM es la tecnología de impresión 3D dominante para los consumidores y también se usa ampliamente en entornos profesionales como herramienta de creación de prototipos.

Los principales fabricantes de impresoras 3D FDM incluyen Stratasys, Ultimaker, MakerBot, FlashForge, Zortrax y LulzBot.

SLA

La estereolitografía (SLA) es una forma de fotopolimerización en tina que utiliza un rayo láser para crear formas 3D en una tina de resina líquida fotosensible.

El proceso SLA funciona moviendo un rayo láser altamente enfocado en un patrón preciso en la tina de resina. Debido a que la resina es fotosensible, el rayo láser puede curar y solidificar la resina, pero solo en las áreas exactas en las que se enfoca. Esto permite que la impresora 3D SLA forme una forma 2D sólida en la resina líquida antes de mover gradualmente la plataforma de construcción para pasar a la siguiente capa. (Una tecnología de fotopolimerización relacionada, el procesamiento de luz digital (DLP), utiliza un proyector en lugar de un rayo láser).

SLA es un proceso de impresión 3D preciso que produce piezas de plástico frágiles con una superficie lisa. Se utiliza para la creación de prototipos y en campos como la odontología y la producción de joyas.

Los principales fabricantes de impresoras 3D SLA incluyen Formlabs, Creality, XYZprinting y DWS Systems.

SLS

La sinterización selectiva por láser (SLS) es una tecnología de impresión 3D que utiliza un rayo láser para sinterizar partículas de material en polvo, normalmente nailon o poliamida.

Durante el proceso SLS, la cama de impresión se cubre con una fina capa de polvo. Luego, un láser controlado por computadora dibuja una forma 2D en el polvo, fusionando partículas y creando una forma sólida. Una vez que se completa una capa 2D, la cama de impresión se mueve en incrementos para permitir la impresión de capas sucesivas. Dado que la pieza impresa siempre está rodeada de polvo sin sinterizar, no requiere estructuras de soporte (una especie de andamiaje impreso utilizado en tecnologías como FDM para mantener unida una pieza).

SLS se utiliza tanto en la creación de prototipos como en la producción de bajo volumen. Las ventajas incluyen la libertad geométrica y la capacidad de imprimir varias piezas densamente empaquetadas en un solo trabajo de impresión.

Los fabricantes de impresoras 3D SLS incluyen EOS, 3D Systems y Prodways (industrial), así como Sinterit, Sintratec y Formlabs (de escritorio).

Fusión multichorro

Multi Jet Fusion (MJF), desarrollado por el gigante de la impresión HP, es otro proceso de impresión 3D de fusión de lecho de polvo para fabricar piezas de polímero.

Es similar a SLS pero, en lugar de usar un láser para sinterizar partículas de polvo, deposita una tinta especial sobre el polvo que ayuda a absorber la luz infrarroja; Luego, la luz infrarroja se dirige al polvo, provocando la fusión de las partículas.

MJF se puede considerar una combinación de SLS y chorro de aglomerante, un proceso que normalmente se utiliza para fabricar piezas de metal.

Lanzamiento de material

No debe confundirse con la inyección de aglutinante, la inyección de material es una familia distinta de procesos de impresión 3D en los que los cabezales de impresión de inyección de tinta depositan material capa por capa.

El proceso de inyección de material funciona inyectando selectivamente un material fotorreactivo en la cama de impresión y luego curándolo con luz ultravioleta, algo así como SLA, pero sin la tina de líquido. El proceso se repite, capa por capa, hasta que se completa la pieza. Algunas impresoras usan inyección continua mientras que otras usan gota a demanda.

Las impresoras 3D de chorro de material normalmente imprimen con fotopolímeros termoestables líquidos, y estos pueden exhibir diferentes propiedades de material.

Los principales fabricantes de impresoras 3D de inyección de material incluyen 3D Systems, Stratasys (PolyJet) y Xjet.

SLM

La fusión selectiva por láser (SLM) es un proceso de fabricación aditiva de metal y una de las formas más importantes de impresión 3D para la producción de piezas de uso final.

SLM, una forma de fusión de lecho de polvo, se parece a SLS en que utiliza un láser dirigido a un lecho de polvo metálico. Sin embargo, las partículas pueden fundirse por completo en lugar de simplemente sinterizarse, y el proceso se utiliza para procesar diversos polvos metálicos en lugar de nailon y poliamida. Otra diferencia es que SLM generalmente requiere una cámara de impresión sellada que contiene gas inerte. Las mejoras en la tecnología SLM la han convertido en una alternativa genuina al mecanizado y la fundición.

SLM tiene una variedad de usos, desde la creación rápida de prototipos de metal hasta la producción de componentes aeroespaciales de uso final e implantes médicos de titanio.

Los principales fabricantes de impresoras 3D SLM incluyen SLM Solutions y Renishaw.

DMLS

La sinterización directa de metal por láser (DMLS) es otra forma de fabricación aditiva de fusión de lecho de polvo para piezas metálicas.

DMLS se parece a SLS en que utiliza un láser para sinterizar partículas; sin embargo, se usa para metales en lugar de nailon. DMLS también se parece a SLM en muchos aspectos, pero su láser no derrite completamente la materia prima como lo hace SLM. Como tal, DMLS normalmente se limita a aleaciones de metal.

La impresión 3D DMLS está dominada por EOS, que desarrolló el proceso (y el nombre DMLS) en la década de 1990.

Lavado de aglutinante

La inyección de aglutinante es un proceso de impresión 3D exclusivo que utiliza un aglutinante para fabricar piezas de metal, arena o polvo cerámico.

El proceso de inyección de aglutinante funciona recubriendo la cama de impresión con polvo y luego rociando selectivamente el polvo con un aglutinante (una especie de pegamento) para crear una forma 2D. El aglutinante similar a un pegamento une las partículas del polvo en lugar de, por ejemplo, sinterizarlas. Luego, la plataforma de construcción se mueve para permitir que la impresora encuaderne la siguiente capa, y así sucesivamente.

Por lo general, las piezas de inyección de aglutinante deben someterse a un tratamiento térmico o infiltrarse (con otro material) después de la impresión, para eliminar el material aglutinante y fortalecer la pieza.

Las principales empresas de impresoras 3D de inyección de aglomerante incluyen 3D Systems, ExOne, Desktop Metal, Markforged y HP.

Materiales de impresión 3D

Filamentos termoplásticos (FDM)

La gran mayoría de los materiales utilizados en la impresión 3D FDM son filamentos termoplásticos disponibles en bobinas de diferentes tamaños. Los termoplásticos se derriten cuando se calientan y luego vuelven a solidificarse cuando se enfrían sin cambiar su composición química; esto los hace perfectos para la impresión 3D de tipo extrusión.

Un filamento termoplástico FDM multiuso común es el ácido poliláctico (PLA), que tiene un punto de fusión bajo y es ecológico. El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), que tiene un punto de fusión más alto pero se extruye más fácilmente, es otra opción popular. Otros materiales de impresión 3D FDM comunes incluyen PETG y PC.

Si bien la mayoría de los termoplásticos imprimibles son rígidos, existen algunos filamentos flexibles FDM, como TPE y TPU, que son adecuados para piezas similares a la goma.

Filamentos compuestos (FDM)

Muchas impresoras 3D FDM son capaces de imprimir termoplásticos reforzados con aditivos como vidrio o fibra de carbono. Estos materiales pueden tener una resistencia muy superior a los termoplásticos ordinarios (aunque, dado que las piezas de vidrio o las fibras cortadas están orientadas al azar, los materiales suelen ser más débiles que las fibras continuas impresas, que requieren una tecnología de impresión dedicada y costosa).

Resinas líquidas (SLA, DLP)

Los materiales para los procesos de impresión 3D de fotopolimerización en cuba, como SLA y DLP, se presentan en forma de resinas fotosensibles líquidas que contienen monómeros, oligómeros y fotoiniciadores. Estas resinas se curan con una fuente de luz para fabricar piezas impresas sólidas.

Existen diferentes resinas para satisfacer diferentes necesidades, por ejemplo, algunas son completamente transparentes, mientras que otras ofrecen un mayor nivel de resistencia al impacto, pero no tienen nombres universales como los termoplásticos. Más bien, diferentes productores de resinas de impresión 3D producen diferentes mezclas de resinas que a menudo tienen etiquetas simples como "resina estándar" o "resina transparente".

Polvos de nylon/poliamida (SLS)

El material de impresión 3D SLS más utilizado es el nailon, un termoplástico de ingeniería que produce piezas impresas en 3D resistentes, rígidas y duraderas.

Las impresoras SLS 3D sinterizan el nailon en forma de polvo, y hay algunos tipos diferentes de polvo de nailon (y otros polvos) que se pueden imprimir. El nailon 12 es un buen material multiusos para piezas y prototipos, mientras que el nailon 11 es especialmente resistente y dúctil. El nailon con relleno de aluminio y el TPU son otras opciones de polvo SLS.

Polvos metálicos (SLM, DMLS)

Los procesos de fabricación aditiva de metal como SLM son compatibles con polvos metálicos que pueden fundirse con el rayo láser de la impresora. Estos polvos a menudo se fabrican mediante atomización con gas, lo que produce partículas esféricas que fluyen con facilidad.

Hay disponible una amplia variedad de metales como polvos de impresión 3D para SLM y otros procesos de fusión de lecho de polvo. Estos incluyen aleaciones de titanio de alta resistencia y alta temperatura; aleaciones de aluminio; Aceros inoxidables; aleaciones de cromo-cobalto; y aleaciones de níquel.

Software de impresión 3D

Las impresoras 3D son máquinas digitales y, por lo tanto, el software juega un papel importante en el proceso de impresión 3D. Aunque existe cierta superposición entre los tipos de software de impresión 3D (algunos paquetes de software contienen muchas herramientas diferentes), hay cuatro categorías principales:modelado 3D, reparación de STL, corte y gestión de impresión.

Software de modelado 3D

El software de diseño asistido por computadora (CAD), a veces llamado software de modelado 3D, se utiliza para diseñar modelos 3D en una pantalla de computadora que finalmente se pueden convertir en objetos físicos impresos en 3D.

Este tipo de software puede permitirle modelar formas 3D visualmente, seleccionando parámetros o escribiendo código. Las características pueden incluir herramientas de modelado automático, integración CAM y herramientas de simulación.

Algunos software de modelado 3D de impresión 3D comunes son TinkerCAD y Fusion 360 (ambos de Autodesk), SolidWorks de Dassault Systèmes, Rhino y Blender.

Software de reparación de archivos STL

El software de reparación STL o de reparación de malla, a veces empaquetado con software CAD o de corte, está diseñado para analizar y reparar archivos imprimibles en 3D para facilitar la impresión sin problemas.

Los paquetes de reparación de STL independientes populares incluyen Magics de Materialise y Netfabb/Meshmixer de Autodesk, mientras que los mencionados Fusion 360 y Blender vienen con herramientas de reparación de STL.

Software de corte

El software de modelado 3D crea archivos de malla que contienen información sobre un modelo 3D, pero una impresora 3D no puede calcular estos archivos. Aquí es donde entra en juego el software de corte de impresoras 3D.

El software de corte corta una malla 3D en capas individuales que se pueden imprimir en 3D en secuencia y exporta los datos sobre estas capas como código G, que una impresora 3D puede leer y ejecutar.

Slic3r, Cura y Repetier son aplicaciones de software de corte de impresión 3D comunes.

Software de gestión de impresión

Algunos usuarios de impresoras 3D, especialmente aquellos que utilizan varias impresoras a la vez, pueden necesitar un software de gestión de impresión 3D para gestionar los trabajos de impresión, supervisar el rendimiento y el estado de la máquina y controlar los suministros de materiales.

Las herramientas de gestión de impresión incluyen herramientas basadas en web fáciles de usar como OctoPrint, hasta sistemas profesionales de ejecución de fabricación aditiva (MES) como Materialise Streamics y Oqton FactoryOS.

Ventajas de la impresión 3D

Existen numerosas ventajas en el uso de la impresión 3D sobre procesos alternativos como el mecanizado CNC y el moldeo por inyección. Estos incluyen:

Velocidad: Especialmente para la creación rápida de prototipos de piezas únicas, la impresión 3D es uno de los métodos de fabricación más rápidos. Los archivos digitales se pueden enviar a una impresora 3D con una preparación mínima. Esto puede dar a las empresas una ventaja competitiva, acortando los ciclos de I+D y el tiempo de comercialización.

Costo: Dado que no se requieren herramientas costosas, la impresión 3D es muy económica para fabricar piezas únicas o tiradas cortas. También hay un mínimo desperdicio de material, ya que el proceso es aditivo, no sustractivo.

Libertad geométrica: La impresión 3D está sujeta a menos restricciones de diseño que procesos como el moldeo por inyección, lo que permite patrones complejos e incluso secciones internas complejas. Esto es especialmente cierto en los procesos de lecho de polvo como SLS, ya que el polvo soporta la estructura impresa desde todos los lados.

Coherencia: Aunque la impresión 3D se usa a menudo para piezas únicas y prototipos, en realidad produce duplicados muy consistentes, ya que la calidad de la pieza no depende de factores como la vida útil del molde o el desgaste de la herramienta.

Las limitaciones de la impresión 3D incluyen la lentitud en grandes volúmenes, la resistencia limitada de la pieza en comparación con los procesos sustractivos y de formación, el costo del material (el filamento FDM es más costoso que los volúmenes equivalentes de gránulos de moldeo por inyección, por ejemplo), la gama limitada de materiales y las opciones limitadas de coloración.

Aplicaciones de impresión 3D

La impresión 3D tiene usos en una variedad de industrias, tanto para la creación rápida de prototipos como para la producción de tiradas cortas.

Prototipado rápido

En todas las industrias, una aplicación clave de la impresión 3D es la creación rápida de prototipos de piezas nuevas durante la I+D. Ninguna otra tecnología está tan bien equipada para la fabricación instantánea de piezas de plástico o metal, incluso en entornos que no son de fábrica.

Las empresas pueden utilizar las impresoras 3D internamente, mientras que algunas empresas prefieren solicitar prototipos impresos en 3D a través de oficinas de servicios.

Medicina

La impresión 3D se puede utilizar para fabricar componentes médicos como implantes de titanio y guías quirúrgicas (SLM) específicos para el paciente, prótesis impresas en 3D (SLS, FDM) e incluso tejido humano bioimpreso en 3D. Los componentes para equipos y maquinaria médica (máquinas de rayos X, equipos de resonancia magnética, etc.) también se pueden imprimir en 3D.

Las tecnologías como SLA y SLS también se utilizan ampliamente en la industria dental para modelos, prótesis y restauraciones.

Aeroespacial

La industria aeroespacial ha sido una de las principales adoptantes de la tecnología de impresión 3D, ya que es posible fabricar piezas muy ligeras con una excelente relación resistencia-peso. Las piezas de ejemplo incluyen componentes simples como particiones de cabina (SLS), hasta componentes de motor innovadores (SLM), como una punta de boquilla de combustible impresa en 3D desarrollada y fabricada por GE.

Automoción

Las empresas automotrices utilizan regularmente impresoras 3D para fabricar piezas de repuesto y reparaciones únicas, así como prototipos rápidos. Las piezas comunes de automóviles impresas en 3D incluyen soportes, componentes del tablero y componentes de antenas (FDM).

Los ejemplos más extremos incluyen automóviles con grandes componentes estructurales impresos en 3D de metal, como los primeros modelos de la empresa emergente Divergent.

Joyas y arte

Las tecnologías de impresión 3D como SLA se usan ampliamente (como un proceso de fabricación indirecto) en la producción y reparación de joyas, mientras que prácticamente todos los tipos de impresoras 3D se pueden usar para crear obras de arte y esculturas.

Construcción

Los avances en la fabricación aditiva con calidad de producción han ampliado el alcance de las aplicaciones en la construcción y la arquitectura. La impresión 3D de hormigón, que funciona un poco como FDM pero con extrusoras de boquilla muy ancha, juega un papel en esta industria, pero las tecnologías de impresión 3D más comunes como SLM se pueden usar para fabricar elementos como estructuras de puentes.

Formatos de archivos de impresión 3D

Las piezas impresas en 3D se pueden diseñar con un software CAD estándar, pero las impresoras 3D solo pueden leer formatos de archivo específicos. Hay cuatro formatos principales de archivo de impresión 3D legibles por máquina.

STL: Con mucho, el formato de archivo de impresora 3D más común, STL contiene información sobre la geometría de la pieza en forma de triángulos teselados. No contiene información como color, material o textura. El tamaño del archivo es proporcional al detalle, lo que puede ser un problema.

OBJ: El formato de archivo OBJ, menos ubicuo que STL, codifica la geometría del modelo 3D y puede incluir curvas de forma libre y superficies de forma libre además de teselaciones. También puede contener información sobre color, material y textura, lo que lo hace útil para procesos a todo color.

3MF: Inventado por Microsoft, 3MF es un formato basado en XML con tamaños de archivo pequeños y un buen nivel de prevención de errores. Todavía no se ha adoptado ampliamente, pero cuenta con el respaldo de empresas como Stratasys, 3D Systems, Siemens, HP y GE.

AMF: Un sucesor del formato STL, AMF es mucho más delgado y permite la teselación de triángulos curvos y planos, lo que facilita mucho la codificación de partes detalladas en una variedad de formas. La adopción del formato ha sido lenta desde su introducción.

Configuración y especificaciones de impresión 3D

La impresión 3D utiliza una terminología específica del proceso que puede resultar confusa para los recién llegados. Estos términos se refieren a la configuración y/o especificaciones de la impresora que pueden afectar el resultado de las piezas impresas en 3D.

Relleno

Al hacer piezas impresas en 3D, es posible que deba especificar un porcentaje de relleno, que se refiere a la densidad interna de la pieza. Un porcentaje de relleno bajo dará como resultado una parte mayormente hueca con el mínimo de material que mantiene la forma unida; un relleno alto dará como resultado una pieza fuerte, densa y más pesada.

Altura de la capa

La altura de la capa, a veces denominada resolución del eje Z, es la distancia entre una capa 2D de una pieza y la siguiente. Una altura de capa más pequeña significa una resolución más fina (y un mayor nivel de detalle posible) a lo largo del eje Z, es decir, de arriba a abajo. Una altura de capa pequeña es una indicación de una impresora de alta calidad, pero los usuarios pueden especificar alturas de capa más grandes para una impresión más rápida y económica.

Velocidad de impresión

La velocidad de impresión de una impresora, medida en milímetros por segundo, indica la velocidad a la que la máquina puede procesar la materia prima. Al igual que la altura de la capa, este valor puede ser una indicación de la velocidad máxima de una impresora o un valor determinado por el usuario:las velocidades de impresión más lentas suelen producir impresiones más precisas.

Temperatura de impresión

Aplicable a procesos como FDM, la temperatura de impresión generalmente se refiere a la temperatura del hotend, la parte del cabezal de impresión que calienta el filamento termoplástico. Algunas impresoras FDM también tienen una cama de impresión calentada, cuya temperatura será especificada por el fabricante. En ambos casos, la temperatura suele ser controlable por el usuario.

Resolución

En la impresión 3D, la resolución casi siempre se refiere al menor movimiento posible a lo largo de los ejes X e Y (ancho y profundidad), ya sea por un rayo láser (SLA, SLM, etc.) o un cabezal de impresión (FDM). Este valor es más difícil de medir que la altura de la capa y no siempre es proporcional a ella.

Conchas

Al igual que el grosor de la pared en el moldeo por inyección, las cubiertas (o el grosor de la cubierta) se refieren al grosor de una pared exterior de una pieza impresa en 3D. Al imprimir en 3D, los usuarios normalmente tienen que seleccionar una cantidad de carcasas:una carcasa =paredes exteriores del grosor de la boquilla de la impresora 3D; 2 conchas =el doble de ese grosor, etc.

Impresión 3D en color

Dado que la impresión 3D se utiliza principalmente como herramienta de creación de prototipos, las impresiones de un solo color son suficientes para la mayoría de las aplicaciones. Sin embargo, existen algunas opciones para la impresión 3D en color, incluidas las impresoras de chorro de material de alta gama, las impresoras FDM de extrusora múltiple y las opciones de posprocesamiento.

Tecnologías de inyección

Las principales empresas de impresión 3D como Stratasys, 3D Systems y Mimaki han desarrollado impresoras 3D de inyección de material y de aglomerante que pueden imprimir modelos 3D a todo color, al igual que las impresoras de inyección de tinta 2D. Sin embargo, estas máquinas son caras y las piezas no siempre tienen excelentes propiedades mecánicas.

Multiextrusión

Varias impresoras 3D FDM vienen con cabezales de impresión dobles (o más), lo que permite imprimir dos carretes de filamento, en diferentes colores o incluso en diferentes materiales, simultáneamente en el mismo trabajo de impresión. Es simple y asequible, pero por lo general se limita a dos colores.

Cambio de filamentos

Es posible realizar impresiones multicolores utilizando una impresora 3D FDM de un solo extrusor. Esto implica detener la impresión en ciertos puntos y reemplazar el carrete de filamento con un filamento de un color diferente. Este es un método muy lento de aplicación de color y no ofrece un control muy preciso sobre dónde va cada color.

Agregar color después de imprimir

Muchas piezas impresas en 3D se pueden teñir, teñir o pintar después de la impresión. Aunque esto agrega otro paso al proceso, a menudo proporciona el mejor equilibrio entre calidad y rentabilidad.

Postprocesamiento de piezas impresas en 3D

Muchas piezas impresas en 3D requieren al menos cierto nivel de posprocesamiento después de que salen de la plataforma de impresión. Esto puede incluir procesos esenciales como la eliminación de soportes o procesos cosméticos opcionales como la pintura. Algunos procesos se aplican a todas o la mayoría de las tecnologías de impresión 3D, mientras que otros son específicos de la tecnología.

Eliminación de soporte

Las tecnologías de impresión 3D como FDM y SLA requieren la impresión de estructuras de soporte (puntales verticales entre la cama de impresión y la pieza en sí) para que el objeto impreso no se colapse mientras se fabrica.

Estos soportes deben retirarse cuando la pieza esté terminada. Algunas impresoras, como las máquinas FDM de doble extrusión, pueden imprimir las estructuras de soporte en un material soluble, lo que permite que los soportes se desconecten fácilmente de la pieza real utilizando productos químicos líquidos. Los soportes no solubles deben ser cortados de la pieza manualmente, dejando una marca que puede ser necesario lijar.

Lavado y eliminación de polvo

Algunas tecnologías de impresión 3D (por ejemplo, SLA) dejan un residuo pegajoso en las piezas, mientras que otras (SLM, SLS) pueden dejar rastros de polvo. En estos casos, las piezas deben lavarse, manualmente o con una máquina dedicada, o desempolvar con aire comprimido.

Tratamiento térmico

Muchas tecnologías de impresión 3D clave imprimen piezas en materiales que, al salir de la cama de impresión, aún no se encuentran en su estado químico final. Estas a veces se denominan piezas "verdes".

Muchas piezas de metal impresas en 3D requieren un tratamiento térmico después de la impresión para aumentar la fusión de capas y eliminar los contaminantes. Y las impresoras 3D de chorro de aglomerante, por ejemplo, producen piezas que necesitan desaglomerado y sinterización después de la impresión para eliminar el aglomerante polimérico del interior de las piezas metálicas.

Algunas piezas de resina impresas en 3D deben poscurarse después de la impresión para aumentar su dureza y hacerlas utilizables.

Acabado de superficies

Las piezas impresas en 3D pueden estar sujetas a una gran cantidad de técnicas de acabado de superficies, desde procedimientos de textura como lijado y alisado hasta procedimientos visuales como pintura y teñido. Algunas tecnologías, como FDM, pueden producir una superficie bastante rugosa que requiere lijado, mientras que otras, como SLA, producen una superficie mucho más suave. Consulte nuestra lista completa de servicios de acabado de superficies para obtener más información.

Combinar la impresión 3D con otras tecnologías

La impresión 3D no tiene que usarse como un proceso independiente. En lugar de pensar en él como un competidor del mecanizado CNC y el moldeo por inyección, en realidad puede ser un complemento de estos otros procesos de fabricación. Las combinaciones de ejemplo incluyen:

Impresión 3D de la sección principal de una pieza, luego fresado CNC de características finas a tolerancias más estrictas

Impresión 3D de un patrón maestro para fundición de inversión o fundición al vacío

Impresión 3D de un componente y, a continuación, moldeo por inyección de una estructura sobre él con moldeo por inserción

Existen sistemas de fabricación híbridos que combinan la impresión 3D con otras tecnologías. INTEGREX i-400 AM de Mazak y Lasertec DED de DMG MORI, por ejemplo, pueden realizar tanto impresión 3D como fresado CNC.

¿La impresión 3D reemplazará a otros procesos de fabricación?

Los analistas han especulado durante mucho tiempo sobre si la impresión 3D podría hacer redundantes otros procesos de fabricación, incluidos:

Mecanizado

Moldura

Fundición

Sin embargo, a pesar del impulso de los fabricantes de hardware AM para posicionar la impresión 3D como una tecnología de producción integral (ver, por ejemplo, la iniciativa Industry 4.0 de EOS), en la práctica, la impresión 3D sigue estando limitada a ciertos trabajos de fabricación específicos, especialmente de bajo volumen. fabricación en materiales específicos.

La impresión 3D sin duda ha superado a otros procesos en algunas áreas. Por ejemplo, la creación rápida de prototipos en plásticos de bajo costo como el ABS ahora está dominada por la impresión 3D, ya que es menos costoso imprimir ABS que mecanizarlo. La impresión 3D también parece haber consolidado su lugar como la herramienta ideal para fabricar objetos como implantes médicos de titanio específicos para cada paciente:tanto la velocidad como la flexibilidad geométrica de la impresión 3D son difíciles de igualar en situaciones específicas como esta.

No obstante, los procesos como el mecanizado CNC actualmente siguen siendo mejores en la producción de piezas y prototipos de alta calidad en materiales de ingeniería como POM, PEI, PPS y PEEK, al tiempo que dejan un acabado superficial muy superior al de la impresión 3D. Además, procesos como el moldeo por inyección siguen siendo infinitamente más rápidos para la producción en masa de componentes de plástico simples.

Además, mientras que la fabricación aditiva está experimentando algunos de los avances tecnológicos más significativos dentro de la fabricación, lo que le permite reclamar una mayor presencia en la fabricación en general, los procesos más establecidos como el CNC y el moldeo por inyección también se están perfeccionando para producir piezas de mayor calidad.

La impresión 3D seguirá ocupando una mayor parte de los trabajos de fabricación, pero no reemplazará por completo a otras tecnologías.

¿Cómo era la impresión 3D hace 10 años?

Hace una década, la incipiente industria de la impresión 3D se estaba preparando para lo que creía que sería una revolución de la impresión 3D:una impresora 3D en cada hogar, lo que permitiría a las familias imprimir en 3D los nuevos objetos que pudieran necesitar, como una pieza de repuesto para su refrigerador, un nuevo juguete para sus hijos, o incluso componentes para construir una segunda impresora 3D.

Alrededor de 2012-2014, los fabricantes de impresoras 3D FDM como MakerBot comercializaron agresivamente sus impresoras 3D en el mercado de consumo, intentando convencer a las personas normales de que una impresora 3D podría mejorar su vida doméstica y laboral. Sin embargo, estaba claro que estas empresas estaban tratando de explotar el factor de novedad de la impresión 3D y que sus productos tenían poca utilidad práctica; un comunicado de prensa de MakerBot de 2012 parece probar esto:“Haga un juego de ajedrez completo con solo presionar un botón. Amigos, compañeros de clase, compañeros de trabajo y familiares verán las cosas que haces y dirán "¡Guau!"

Solo unos años más tarde, esta llamada revolución de la impresión 3D había fracasado evidentemente, y muchos fabricantes de impresoras 3D comenzaron a realinear sus objetivos, pasando de la esfera del consumidor a los mercados profesionales e industriales, donde había aplicaciones más concretas (y lucrativas). de tecnología aditiva.

Además, aquellos que ya estaban en la esfera profesional e industrial (compañías como 3D Systems y Stratasys) comenzaron a tratar de romper la idea de la impresión 3D como una tecnología de creación de prototipos, posicionándola como una herramienta de producción en masa viable (que obviamente podría ser más lucrativa para la industria de la impresión 3D, ya que se espera que los fabricantes llenen fábricas enteras con impresoras 3D, compren software de administración de impresoras 3D y contraten consultores de impresión 3D).

¿Cómo será la impresión 3D dentro de 10 años?

Las empresas de impresión 3D han abandonado la perspectiva de colocar una impresora 3D en cada hogar. Sin embargo, en 10 años pueden esperar ver alguna forma de fabricación aditiva en un mayor número de fábricas.

Aunque la impresión 3D es menos un tema de conversación entre la gente común hoy en día que en 2012, la tecnología continúa acelerándose en el mundo profesional e industrial.

Según un informe reciente, la empresa de investigación de mercado 3DPBM Research espera que la fabricación aditiva de metal crezca en valor de $ 1.6 mil millones en 2020 a $ 30 mil millones para 2030, y esto se debe en gran parte al reposicionamiento de AM como una herramienta de producción y el desarrollo de más alta -Materiales de ingeniería de rendimiento. (Dicho esto, la impresión 3D seguirá siendo una valiosa herramienta de creación de prototipos en muchas industrias, y las aplicaciones de creación de prototipos se beneficiarán igualmente de las mejoras tecnológicas).

Sin embargo, no es solo la fabricación aditiva de metal la que está creciendo. Tecnologías como Multi Jet Fusion de HP han abierto nuevas posibilidades en la impresión de plástico, mientras que innovadores como Carbon han desarrollado nuevos procesos de alta velocidad en la categoría de fotopolimerización. Las áreas de nicho como la bioimpresión 3D y la microimpresión 3D también están abriendo nuevos caminos regularmente, mientras que la impresión 3D compuesta (por ejemplo, la impresión 3D continua de fibra de carbono) también está en aumento:IDTechEX espera que el mercado de la impresión 3D compuesta tenga un valor de $ 1.7 mil millones para 2030.

En resumen, la impresión 3D se convertirá gradualmente en un serio competidor de otros procesos de fabricación en muchas disciplinas.

¿Cómo se está desarrollando la impresión 3D en China?

Aunque China cuenta con solo unos pocos fabricantes de impresoras 3D notables:UnionTech (SLA), Farsoon (DMLS, SLS), Shining 3D (FDM, DLP) y Creality (FDM, DLP, SLA) son algunos de los nombres más conocidos. China y la región de Asia-Pacífico es uno de los mercados de impresión 3D de más rápido crecimiento, mostrando una adopción generalizada (en parte gracias a los incentivos gubernamentales).

At present, AM activity in China is concentrated in Shanghai, Xi’an, Guangdong (where 3ERP is headquartered), and the Bohai Economic Rim, which includes Tianjin, Hebei, Liaoning, and Shandong. Some major western AM companies like 3D Systems, Stratasys, and EOS have offices in Shanghai.

Although production of Chinese 3D printers is dominated by FDM and resin technologies, around half of printers sold in China are for industrial use (as opposed to personal or small-scale professional use).

In October 2020, market research company CONTEXT found that China’s 3D printing market had been far more resilient in the face of the pandemic than other markets and was playing a major role in the recovery of the global 3D printing market.

How to outsource 3D printing services?

Investment in 3D printing hardware and software is not suitable for all businesses, and many successful companies outsource their 3D printing needs to third parties, such as online 3D printing service bureaus (for one-off projects) or with prototyping and manufacturing partners like 3ERP (for one-off projects or repeat orders).

When outsourcing 3D printing services, it is important to consider whether your business needs design and production services, or production services only. (Bear in mind that a poorly executed 3D model may not 3D print successfully.)

In general, however, ordering 3D printed parts from a third party is simpler than ever. Many manufacturers are able to commence 3D printing with just a digital 3D model, although more important projects may also require a technical drawing to convey extra information such as materials, colors, and tolerances. Some 3D printing service providers (3ERP included) will offer advice on suitable 3D printing technologies and materials for your project.

See our 3D printing services in full, including available technologies and materials, or request a quote for your 3D printing project.