Extrusor robótico asequible permite la impresión 3D de compuestos a gran escala

CEAD (Delft, Países Bajos) ha comercializado el sistema CFAM Prime para impresión 3D a gran escala de compuestos, usando una cabeza de impresión patentada que puede reforzar termoplásticos con fibra continua y corta en la misma pieza. Incluso mientras el productor neerlandés de compuestos Poly Products (Werkendam, Países Bajos) explica su inversión en este sistema en el artículo «Piensa en grande, imprime más grande» en la actual edición de Kunststof Magazine, CEAD reconoce que otras empresas requieren un enfoque diferente.

«Vemos que la demanda de impresión 3D a gran escala está creciendo», explica Charléne van Wingerden, directora de desarrollo de negocio de CEAD. «Pero no todas las empresas tienen espacio para una instalación grande como nuestro sistema CFAM debido a su huella de 8 x 4 x 4,5 metros». Sin embargo, como muchas empresas ya tienen brazos robóticos o sistemas de pórtico (p. ej., mecanizado CNC), CEAD ha desarrollado un extrusor independiente que puede integrarse en tales sistemas, ofreciendo una solución de menor inversión para explorar las posibilidades dentro de la fabricación aditiva.

«Construíamos moldes usando espuma de poliuretano mecanizada por CNC y estratificado manual GRP (plástico reforzado con fibra de vidrio), pero ese enfoque implicaba demasiada mano de obra y desperdicio», explica György Juhász, propietario de Rapid Prototyping (Budapest, Hungría), que compró un extrusor robótico CEAD en diciembre. «Ahora imprimimos moldes en 3D usando polipropileno reforzado con fibra de vidrio corta al 30% y reducimos nuestro tiempo de mano de obra en un 50%».

El extrusor robótico CEAD está diseñado para ser una solución ligera con alta salida para impresión 3D a gran escala de compuestos. Este sistema se entrega con todo lo necesario para impresión 3D: el extrusor robótico, control basado en PLC Siemens, almacenamiento de material, transporte de material, refrigeración por agua y un soporte de montaje del extrusor fácil de instalar.

Polímeros altamente cargados y gama de termoplásticos

El extrusor robótico CEAD es un sistema de alta temperatura diseñado a medida para impresión 3D. Usando cuatro zonas de calor, el extrusor funde gradualmente pellets de termoplástico puros o reforzados. Está impulsado por un servomotor Siemens y una caja de engranajes planetaria para mayores pares requeridos para procesar ciertos materiales. El extrusor robótico está diseñado para alcanzar temperaturas de 330 °C por defecto o hasta 400 °C para la versión de alta temperatura, lo que permite extruir una amplia gama de materiales termoplásticos reforzados con fibra, incluso PEEK (polieteretercetona).

La actualización a un servomotor de 1 kilovatio da un par estándar de 63 Nm y un par máximo de 144 Nm, beneficioso para imprimir materiales difíciles y duros a alta salida. El uso de materiales de grado de ingeniería puede llevar un extrusor a sus máximas capacidades, por ejemplo, Arnite PET (tereftalato de polietileno) reforzado con fibra de vidrio al 50% y PESU (polietersulfona) cargado de carbono. Aunque el servomotor estándar es capaz de procesar estos materiales, la actualización da un poco más de salida si se necesita.

Almacenamiento y transporte de material

El extrusor robótico incluye almacenamiento para hasta 25 kilogramos de material que no necesita secarse exhaustivamente. Para material que sí necesita secado, la bomba de transporte de material está situada debajo del almacenamiento y puede vincularse directamente con un secador externo. La bomba de transporte sopla material seco en la tolva del extrusor, un proceso afinado mediante controles Siemens.

Porque el extrusor robótico se entrega como paquete completo, la unidad de transporte de material está incluida. Se ha investigado mucho para desarrollar un sistema de transporte fiable, porque es crítico para imprimir durante largos periodos sin supervisión o al imprimir con materiales de ingeniería costosos. «Consideramos inaceptable tener un fallo de impresión porque el sistema de transporte falló», dice Wingerden. «CEAD es único en que la unidad de transporte es un componente estándar enviado con el extrusor».

Integración y control fáciles

Todo el sistema se opera a través de una pantalla táctil Siemens, que ejecuta software CEAD, diseñado específicamente para el extrusor robótico y sistemas CFAM, basado en años de experiencia en extrusión de plásticos, impresión 3D y desarrollo de máquinas.

Todos los componentes del extrusor robótico trabajan juntos para un sistema totalmente integrado. El operador interactúa con el panel de control Siemens, que puede conectarse al robot o sistema de pórtico. El extrusor robótico se controla mediante solo dos señales: analógica 0-10 voltios y digital 0-24 voltios corriente continua (cc), ofreciendo un sistema robusto para que el brazo robótico o pórtico controle el extrusor. Recientemente, CEAD introdujo el control del extrusor robótico mediante Profinet, permitiendo opciones de integración más avanzadas.

También se incluye un soporte de montaje personalizado, que requiere solo unos pocos tornillos para montar el extrusor robótico en un brazo robótico o pórtico.

Sistemas auxiliares

CEAD también ofrece un sistema de secado fácil de integrar y otros componentes, como juegos de boquillas. Rapid Prototyping compró un secador además de su extrusor robótico. «Así podemos imprimir con una gama de materiales, por ejemplo, PET, PET-G y ABS», dice Juhász.