El papel del anidamiento en la impresión 3D de polímeros

Al dirigir un negocio de impresión 3D, reducir el costo de impresión es uno de los primeros objetivos de la lista. Una forma de lograr ahorros de costos y optimizar el uso de su flota de impresión 3D es a través del anidamiento, un paso común durante el proceso de preparación de datos para la impresión 3D.

Hoy veremos qué es el anidamiento, sus beneficios y algunos consejos que le ayudarán a aplicar el anidamiento de manera más eficiente.

¿Qué es el anidamiento en la impresión 3D?

En la impresión 3D, el anidamiento es parte de una etapa de preparación de la construcción que optimiza el uso del volumen de construcción de una impresora 3D.

El anidamiento se puede comparar con el Tetris, un juego en el que debes organizar los bloques que caen de diferentes formas para llenar la línea, mientras que con el anidamiento intentas empaquetar tantas piezas como sea posible en una impresora 3D para ahorrar costos y aumentar la productividad de la máquina.

El anidamiento se usa más comúnmente con las tecnologías Powder Bed Fusion (PBF), como el sinterizado selectivo por láser (SLS) y el Multi Jet Fusion (MJF) de HP.

Automatizado o manual, clasifica, orienta y organiza los archivos 3D para maximizar el espacio dentro de una impresora 3D, sin interferir con áreas sin construcción. El uso ineficiente del anidamiento puede provocar desperdicio de material y errores de impresión.

¿Por qué debería utilizar el anidamiento en la impresión 3D?

1. Optimice la capacidad de la máquina

En PBF, el proceso de impresión implica el uso de polímeros en polvo y una fuente de calor. Cuando se extiende una capa de polvo, una fuente de calor traza los contornos de la pieza definida por el software, fusionando el material. El proceso se repite hasta que se producen las piezas.

Las piezas terminadas permanecen en la cámara de impresión 3D, llenas de polvo suelto sin fundir y deben retirarse y limpiarse.

El polvo suelto que rodea las piezas impresas también funciona como material de soporte y se puede reciclar y reutilizar parcialmente.

Los materiales para PBF son costosos y pueden constituir una gran parte del costo de una pieza. Para maximizar el rendimiento de una impresora 3D PBF, al tiempo que introduce una mayor eficiencia de material, una empresa debe aprovechar al máximo su capacidad.

El anidamiento ha surgido como una de las soluciones para permitir una mayor densidad de empaque, lo que, esencialmente, significa empaquetar tantas piezas como sea posible en una sola construcción, para el uso óptimo de la capacidad de la máquina.

Al empaquetar más piezas, puede imprimir la misma cantidad en menos tiempo o más piezas en la misma cámara de construcción.

2. Guardar material

En PBF, siempre debe utilizar más polvo del necesario para imprimir una pieza. La cantidad real se define por la altura de su modelo. El polvo no utilizado se puede reutilizar mezclándolo con polvo nuevo, pero, en muchos casos, se desperdicia una gran cantidad de polvo.

Por ejemplo, un proveedor de servicios ha estimado que de los 500 kg de polvo que compra al mes, "el 25% se convierte en una parte, el 25% es desperdicio y el 50% se reutiliza para renovar la siguiente compilación".

Al anidar de manera óptima sus piezas y reducir la altura de su plataforma de construcción, puede ahorrar material y acelerar su producción.

3. Reducir costos

Al calcular el costo de una pieza de impresión 3D, uno de los factores más importantes es el cuadro delimitador de la pieza, que se refiere al espacio rectangular que contiene todo su modelo 3D y determina la cantidad de espacio que ocupará la pieza dentro del 3D. impresora.

Al anidar sus piezas de manera óptima, puede colocar más piezas en un cuadro delimitador. Esto le permitirá imprimir más piezas a la vez, es decir, producirá más rápido y desperdiciará menos polvo, lo que le permitirá ahorrar gastos innecesarios.

Según algunas estimaciones, los modelos anidados pueden proporcionar alrededor del 30 por ciento de ahorro. Diseñar piezas teniendo en cuenta el anidamiento puede aumentar aún más los ahorros hasta en un 60 por ciento.

Dicho esto, no todas las partes se beneficiarán del anidamiento. A veces es más económico imprimir partes en cuadros delimitadores separados, como se muestra en la imagen a continuación.

Anidación manual vs automatizada

Hoy en día, la capacidad de anidamiento se puede encontrar en la mayoría de las soluciones de preparación de datos de impresión 3D. Muchas de estas soluciones de software ofrecen anidamiento manual, que tiende a llevar mucho tiempo y requiere habilidad para encontrar la mejor combinación posible de piezas en la placa que minimice el espacio.

Una regla general es comenzar con el modelo más grande y colocar las partes más pequeñas a su alrededor o, si es posible, dentro de él.

Varias herramientas en el mercado también ofrecen anidamiento automatizado, como Materialise Magics y Netfabb, lo que ayuda a acelerar el proceso de anidamiento.

Las herramientas de anidamiento automatizadas pueden utilizar uno de los dos tipos de anidamiento de piezas:cuadro delimitador o anidamiento basado en geometría.

El anidamiento del cuadro delimitador toma los valores máximos de X, Y y Z de su pieza y forma una caja alrededor de la pieza. El anidamiento basado en geometría examina la superficie de la pieza y los espacios según la geometría real de la pieza.

La desventaja del anidamiento del cuadro delimitador es que puede ser difícil alcanzar densidades de piezas más altas con él. Una buena práctica es pre-anidar manualmente las piezas antes de usar el software para ejecutar algoritmos de anidamiento automático.

Ya sea en anidamiento automático o manual, es importante dejar al menos un espacio de 1,5 mm entre todos los componentes de su archivo 3D con procesos SLS y un espacio de 5 mm en los procesos MJF. Esto evitará que las piezas se fusionen durante el proceso de impresión.

Uso del anidamiento para lograr una mayor productividad con la impresión 3D

El anidamiento es un paso crucial en la preparación de datos para la impresión 3D. Ayuda a optimizar la capacidad de la máquina, reduciendo los costos y el tiempo de impresión, al tiempo que aumenta la productividad de la máquina.

Si bien el anidamiento actualmente sigue siendo una operación en gran parte manual, el software de anidamiento automatizado está evolucionando para permitir que los diseñadores de impresión 3D optimicen sus construcciones mediante el anidamiento más rápido.

En última instancia, considerar el anidamiento al principio del proceso de diseño le permitirá ejecutar un negocio de impresión 3D más rentable.