Fabricación aditiva:5 cosas que debe saber sobre la impresión 3D

La impresión 3D y la fabricación aditiva crecerán drásticamente en los próximos años. Pero aquellas empresas interesadas en adoptar la tecnología se enfrentan a una vertiginosa variedad de términos, técnicas y procesos. Aquí hay algunos que debe conocer.

La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D o la abreviatura AM, está preparada para un crecimiento sustancial. Los analistas de la industria Statista y Fortune Business Insights predicen una CAGR (tasa de crecimiento anual compuesto) del 26,4 % y el 25,8 %, respectivamente, lo que sugiere que el mercado mundial de la impresión en 3D alcanzará los 51 770 millones de dólares en 2026. 

En pocas palabras, es un buen momento para estar en la fabricación aditiva.

Sin embargo, aquellos que buscan ingresar a este mercado en auge se enfrentan a una tormenta de términos, técnicas y tecnologías. Estos incluyen máquinas SLA (estereolitografía), DLP (procesamiento de luz digital) y FDM (modelado por deposición fundida), por nombrar solo algunas. La pregunta es:“¿Cómo sabemos nosotros, como diseñadores y fabricantes, por dónde empezar? ¿Y qué tipo de impresora 3D satisface mejor nuestras necesidades y se ajusta a nuestro presupuesto?”

Puede comenzar preguntándole a Zach Simkin, presidente de la firma de consultoría y software AM con sede en Nueva York, Senvol LLC. Sus productos y servicios "permiten a las empresas acceder a datos de AM, generar datos de AM y analizar datos de AM". Uno de esos productos es la base de datos Senvol, un recurso gratuito que proporciona detalles de búsqueda en más de 1500 máquinas industriales de fabricación aditiva y más de 3200 materiales increíbles.

"Es importante saber que el término 'fabricación aditiva' es en realidad un término genérico que engloba varias formas muy distintas de la tecnología", dice Simkin. "La Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) define siete clasificaciones de procesos AM diferentes, que van desde algunas de las más conocidas, como la extrusión de materiales y la fusión de lecho de polvo, hasta las menos conocidas, como la laminación de láminas".
 

Simkin señala que su empresa es miembro de America Makes, una organización que brinda información valiosa y apoyo a la comunidad AM. También lo es Stratasys Ltd., un fabricante de impresoras 3D con sede en Eden Prairie, Minnesota, cuyo fundador, Scott Crump, inventó y patentó FDM en 1989. 

Michael Mignatti, vicepresidente de ingeniería de MakerBot Industries LLC, una empresa de Stratasys con sede en Brooklyn, Nueva York, ofrece el siguiente consejo para cualquier persona que desee invertir en una impresora 3D, independientemente del logotipo que se encuentre en la parte frontal de la máquina: 

No. 1:Conozca el flujo de trabajo

Si esta es su primera experiencia con impresoras 3D, es posible que se sorprenda con el flujo de trabajo. Por ejemplo, la impresión que sale de la máquina a menudo necesitará pasos de procesamiento posterior antes de que esté lista para usar. Esto podría ser la eliminación del soporte y la limpieza general del modelo, el lijado o pulido para obtener el acabado superficial deseado, la instalación de insertos, etc. Cada tecnología es diferente y tiene diferentes pasos; asegúrese de comprender esto para no sorprenderse ni decepcionarse después de su primera impresión.

No. 2:optimizar donde sea posible

La tecnología es todavía relativamente joven. Las impresoras 3D tienen componentes electrónicos complejos, muchas partes móviles y, en nuestro caso, plástico fundido. Independientemente de la máquina que esté utilizando, una cierta cantidad de impresiones fallidas es inevitable. No te desanimes. Las piezas no necesariamente deben diseñarse específicamente para la impresión 3D, pero hay optimizaciones disponibles que aumentarán la tasa de éxito. Esto se convierte en una segunda naturaleza una vez que aprendes a hacerlo, aunque hay una pequeña curva de aprendizaje.

No. 3:Haz tu tarea

Hay muchas tecnologías diferentes para elegir (FDM, SLA, DLP, etc.) y cada una tiene diferentes fortalezas y debilidades. Mire su aplicación y elija la tecnología que mejor se adapte a sus necesidades. Las impresoras FDM son algunas de las más populares porque son fáciles de usar, tienen una gran oferta de materiales y se pueden usar para una variedad de propósitos, incluidos componentes de uso final, prototipos funcionales, plantillas y accesorios, piezas cosméticas, etc. .

No. 4:El material es clave

La mayoría de las máquinas FDM pueden imprimir materiales básicos como PLA, PETG, etc. A medida que avanza hacia materiales más avanzados o de grado de ingeniería como ABS, PC, nailon, PEKK, fibra de carbono y otros, la dificultad de impresión aumenta significativamente. Algunos materiales requieren entornos controlados, como una cámara calentada o sin oxígeno, para tener éxito, mientras que otros requieren extrusoras y sistemas especiales para manejar los requisitos del material. Asegúrese de saber qué materiales está interesado en usar y que la máquina puede manejarlos con éxito.

No. 5:Más grande no siempre es mejor

Al contrario de lo que muchos sugieren, un volumen de construcción más grande no siempre es mejor. Si bien es tentador prepararse para el futuro y obtener una máquina con el mayor volumen de construcción que pueda pagar, esto no siempre tiene sentido. Las impresiones grandes pueden llevar mucho tiempo, especialmente aquellas con material de soporte, y esto no siempre es práctico. En muchos casos, es mejor que vaya a una oficina de servicios para los raros casos en los que se requiere un gran volumen de construcción. Por supuesto, esta es una decisión que debe tomarse en función de sus necesidades únicas.

Como se mencionó anteriormente, las palabras de Mignatti son relevantes sin importar qué impresora esté usando actualmente o esté considerando comprar. Y, sin embargo, es esencial volver a referirse a lo que dice Simkin:que existen siete tecnologías de impresión 3D, cada una con sus propias fortalezas y debilidades. MakerBot y su empresa matriz Stratasys representan tres de ellos:FDM, SLA y PolyJet, aunque las tecnologías de la competencia SLS (sinterización selectiva por láser), DMLS (sinterización directa por láser de metal), Binder Jet y otras no son menos relevantes para la comunidad manufacturera.

Tecnologías de impresión 3D

Para aquellos que son nuevos en la impresión 3D, estas son algunas de las tecnologías de fabricación aditiva clasificadas por la Organización Internacional de Normalización (ISO/ASTM 52900).

Todas las piezas de construcción o las características de las piezas una capa a la vez, generalmente de abajo hacia arriba, y todas requieren que las piezas se sometan a algún nivel de eliminación del soporte posterior al procesamiento que puede incluir limpieza, lijado y mecanizado.

Fotopolimerización en tina incluye estereolitografía (SLA) y procesamiento de luz digital (DLP) . Como su nombre lo indica, emplea una tina de resina fotorreactiva y una plataforma de construcción móvil, junto con una fuente de luz ultravioleta (UV) como un láser o un proyector digital para "curar" cada capa de resina líquida.

Fusión de lecho de polvo (PBF) las impresoras fabrican piezas de metal o plástico usando un láser para fusionar o incluso derretir pedazos individuales de polvo que se asemejan a arena fina. Compañías como GE Aviation han sido noticia en los últimos años por la impresión 3D de boquillas de combustible para el motor LEAP, aunque existen innumerables otras aplicaciones para esta importante tecnología.

Laminación de láminas (SL) se conoce más comúnmente como fabricación de objetos laminados (LOM) , que consiste en pegar piezas de papel cortadas con láser una encima de la otra para construir piezas. Los sistemas más nuevos se han movido a compuestos reforzados con fibra en lugar de papel, lo que los hace adecuados para grandes componentes estructurales que se encuentran en las industrias aeroespacial y automotriz.

Hay mucho más. Fabricación de haces de electrones (EBM) es tal como su nombre lo describe, usando un cañón de electrones en lugar de un láser para derretir polvo de metal. Lanzamiento de aglutinante (BJ) inyecta un aglutinante líquido similar a un pegamento en un lecho de polvo de plástico, mientras que el chorro de material (MJ) rocía fotopolímeros líquidos sobre una plataforma de construcción y luego los cura con luz ultravioleta. Por cincuenta dólares, cualquiera que desee leer la especificación completa puede encontrarla aquí: ISO/ASTM 52900:2015.

¿Cómo aprovecha la fabricación aditiva en sus instalaciones? Comparta sus pensamientos e ideas en los comentarios a continuación.