9T Labs eleva la fabricación aditiva para aplicaciones médicas y aeroespaciales avanzadas

9T Labs (Zúrich, Suiza) fabrica la Serie Roja de sistemas de Tecnología de Fusión Aditiva (AFT) para la fabricación de piezas de polímero reforzado con fibra continua. El sistema tiene tres componentes: software de diseño Fibrify, una impresora 3D llamada Módulo de Construcción y un Módulo de Fusión que consolida la pieza impresa. El volumen de construcción de la Serie Roja es 350 x 270 x 250 milímetros y los materiales disponibles son fibra de carbono/PEKK y fibra de carbono/PA12, con fracción de volumen de fibra (FVF) del 60%.

9T Labs reveló recientemente detalles de dos estudios completados recientemente que evaluaron la factibilidad de usar la Serie Roja para reemplazar una pieza metálica existente. Una es una bisagra aeroespacial y la otra es una herramienta quirúrgica, llamada brazo de puntería.

La bisagra está hecha actualmente de acero y presenta una placa vertical montada sobre una placa base con cuatro orificios para sujetadores. El estudio evaluó optimización topológica y rediseño, estrategia multi-cuerpo, estrategia de refuerzo, reducción de peso y análisis de costes. La optimización topológica llevó a un rediseño optimizado, seguido del desarrollo de una estrategia de fabricación. La decisión fue fabricar la bisagra en partes: placa vertical y una placa base de dos componentes, y luego unirlas durante la consolidación en el proceso de “fusión”. El software Fibrify guió el desarrollo de una estrategia de colocación de fibra para cada componente de la bisagra, que involucró múltiples disposiciones para cada una. El material es una combinación de PEKK puro (35%) y fibra de carbono/PEKK (65%). El volumen de la pieza es 18,3 centímetros cúbicos; el peso de la pieza es 27 gramos, lo que representa un ahorro del 78% comparado con la versión de acero. El análisis de coste de producción de 9T Labs evaluó costes de utillaje, material, equipo y mano de obra y determinó que el reemplazo compuesto costaría un 50% menos fabricar que la pieza de acero original.

El brazo de puntería quirúrgico es un dispositivo de aleación de aluminio en forma de T con múltiples orificios, usado para alinear herramientas quirúrgicas durante una operación. Soporta cargas mecánicas relativamente modestas, pero sufre múltiples ciclos de esterilización y debe mantener una precisión dimensional excelente. La translucidez a rayos X también es crítica. La estrategia de colocación se centró en el desarrollo de superficies externas robustas y estabilidad dimensional de los orificios, lo que se logró interconectando directamente los orificios mediante colocación de fibra. El diseño final presenta 90 capas fabricadas aditivamente para crear un espesor a través del espesor de 20 milímetros. Los materiales son PEKK puro (60%) y fibra de carbono/PEKK (40%). El volumen de la pieza es 62,5 centímetros cúbicos; el peso de la pieza es 88 gramos, lo que representa un ahorro de peso del 48% comparado con la versión de aluminio. El análisis de coste de producción realizado fue el mismo que para la bisagra aeroespacial y mostró ahorros potenciales de hasta el 68%.