Cincinnati Inc. demuestra impresión 3D a gran escala con materiales compuestos reciclados usando tecnología BAAM

Cincinnati Inc. (CI, Harrison, Ohio, EE. UU.) anunció que ha usado su máquina de Fabricación Aditiva de Gran Área (BAAM) para demostrar que materiales reciclados pueden usarse para impresión 3D produciendo lo que la empresa dice es uno de los objetos monolíticos multi-material más grandes hasta la fecha. La demostración probó con éxito que la impresión multi-material a gran escala puede hacerse eficaz y económicamente con materiales compuestos reciclados.

Modificaciones en BAAM

La impresión multi-material a gran escala se logró haciendo modificaciones en la BAAM e incluyendo un nuevo diseño de extrusor que acomoda un sistema de doble alimentación.

Colaboración con ORNL

Durante los últimos años, CI ha colaborado con el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL, Knoxville, Tennessee, EE. UU.) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) para mejorar y desarrollar continuamente la BAAM. La investigación inicial se centró en impresión a gran escala de sistemas de un solo material, típicamente polímeros reforzados con fibra corta.

"El objetivo de este estudio particular era demostrar la impresión de una herramienta de compuestos multi-material incluyendo transiciones, superando 10 pies de longitud, conteniendo material reciclado e impresa sin intervención manual", dice Alex Riestenberg, gerente de producto de Fabricación Aditiva de CI.

Pieza demostradora

La pieza seleccionada para esta demostración fue una sola faceta de una herramienta de hormigón prefabricado usada en la producción de paneles de ventanas comerciales para un desarrollo de rascacielos en Nueva York. El molde pesaba aproximadamente 400 libras, con una longitud de 10 pies, 10 pulgadas. El tiempo de impresión fue aproximadamente siete horas.

Ventajas del multi-material

"Estudios han demostrado que al usar múltiples materiales dentro de una estructura, se pueden lograr nuevas respuestas mecánicas y multi-funcionalidad —como estructuras ligeras con propiedades mecánicas a medida, segmentos blandos y rígidos dentro de una pieza y estructuras resistentes al impacto", dice Vidya Kishore, científico de materiales de ORNL.

Los dos materiales usados en la construcción fueron una mezcla con 100% CF/ABS reciclado y CF/ABS estándar y espuma sintáctica ABS.

Además de los beneficios ecológicos de usar materiales reciclados, Cincinnati Inc. dice que las ventajas de la extrusión multi-material incluyen incorporar impresión de circuitos conductivos para estructuras inteligentes, estructuras de núcleo ligeras, menores costes de utillaje, eliminación más fácil de material de soporte, refuerzo localizado de áreas específicas, la capacidad de usar diferentes materiales en diferentes características del componente e incluso cambiar el color de la pieza.

Sistema multi-material BAAM

La clave para lograr los objetivos anteriores fue el sistema multi-material BAAM, desarrollado junto con ORNL. El gran sistema de extrusión termoplástica dual-material permite al usuario imprimir con múltiples materiales diferentes dentro de una sola construcción usando un solo extrusor.

"La fuente de material alimentada al extrusor se cambia sobre la marcha en momentos específicos durante una impresión deslizando dos puertos de material hacia adelante y atrás sobre la entrada al extrusor", dice Riestenberg. "El sistema también incluye una mezcladora de material fuera del bastidor de la máquina que puede mezclar cantidades específicas de diferentes materiales y cargas sobre la marcha para grados de material personalizados específicos."

Riestenberg explica que la combinación del mecanismo de cambio de alimentación de material y la mezcladora da a los usuarios la capacidad de imprimir con varios tipos de materiales y combinaciones de materiales dentro de una sola construcción, en lugar de dos.

"La BAAM con actualización de sistema multi-material es la única máquina que puede hacer esto actualmente, y eso nos diferencia de nuestros competidores", dice Riestenberg. "Con el apoyo de investigación científica de la Oficina de Fabricación Avanzada del DOE y ORNL, hemos logrado este hito de fabricación."