Minimizar el desperdicio de material en los procesos SLS

Una de las principales ventajas que tienen las técnicas de fabricación aditiva sobre el mecanizado tradicional es la drástica reducción del desperdicio de material creado durante el proceso de producción. Esto no solo resulta en ahorros de costos tangibles, sino que también ayuda a defender la fabricación aditiva como una tecnología verdaderamente sostenible y rentable. Los métodos de sinterización selectiva por láser (SLS) son especialmente atractivos a este respecto, gracias a la posibilidad de reutilizar el material de desecho al final de una tirada de impresión, una oportunidad para reducir drásticamente los costes de material. Una vez que se completa la impresión, todo el material sobrante en el lecho de polvo puede simplemente recolectarse y reutilizarse en el próximo proyecto, lo que teóricamente debería eliminar el desperdicio de material por completo. Sin embargo, en la práctica, el proceso de "reciclaje" no es tan simple como eso ...

Es importante tener en cuenta que (en el momento de escribir este artículo) no es posible simplemente recolectar y reutilizar el polvo sobrante con ciertos materiales. Por ejemplo, los compuestos de madera y polímero que están actualmente disponibles para impresión están limitados por la calidad y pureza de sus materiales, y no serán adecuados para el reciclaje hasta que esté disponible la tecnología para la separación de materiales. Problemas similares surgen con una serie de polvos metálicos ampliamente utilizados, donde los subproductos del proceso SLS pueden afectar potencialmente la calidad química de cualquier polvo restante. Además, incluso con el más alto nivel de precisión durante el proceso de sinterización, inevitablemente habrá partículas adicionales en el lecho de polvo que se fusionan sin adherirse a la pieza, lo que afecta la distribución del tamaño del material y, por lo tanto, genera inconsistencias si se reutiliza.

También existen preocupaciones sobre si el proceso de reciclaje puede tener un efecto en las cualidades mecánicas de los materiales (tanto metales como plásticos) y, por lo tanto, afectar su usabilidad en futuras construcciones, particularmente cuando se utiliza AM para la producción en lugar de la creación de prototipos. Existe una investigación académica en curso sobre esta área y su impacto potencial tanto en la sostenibilidad como en el costo de la fabricación aditiva. En particular, para industrias como la aeroespacial, donde las materias primas utilizadas para la fabricación aditiva son bastante costosas y las piezas impresas deben entregarse con las especificaciones más precisas, poder reciclar la materia prima no utilizada sin ningún efecto sobre sus propiedades mecánicas fortalecería enormemente el Caso de negocio para AM como herramienta de producción.

A la luz de esto, varias empresas han comenzado a explorar formas de resolver estos problemas para SLS y otros procesos, asegurando que se pueda reciclar la mayor cantidad posible de polvo sobrante. Por ejemplo, se puede incorporar un flujo de gas a la impresora para filtrar cualquier subproducto creado durante el proceso de sinterización. Una vez finalizada la impresión, el material restante se puede tamizar automáticamente, por lo que cualquier partícula que se haya fusionado se elimina y la distribución del tamaño de partícula permanece constante. De manera similar, ciertas máquinas SLS, como Renishaw AM250, incorporan una plataforma de construcción sellada, que elimina la humedad, el nitrógeno y el oxígeno durante la impresión para minimizar cualquier cambio químico en el lecho de polvo.

El desafío aquí es que el volumen real de material sobrante que se puede reutilizar después de la impresión variará ampliamente según la elección del material, el modelo de impresora y la técnica AM específica utilizada. En casos extremos (como cuando se utilizan máquinas que carecen de alguna de las medidas descritas anteriormente), es posible que ningún material sea reciclable. Esto debe tenerse en cuenta antes de invertir en cualquier impresora 3D nueva, especialmente si los costos de materiales en curso son una preocupación importante. Cuando se combina con una programación de producción y empaque de volumen bien considerada, un enfoque eficaz para minimizar el desperdicio de material ayudará a reducir el costo general de la fabricación aditiva y alentará a las empresas con visión de futuro a explorar su uso como herramienta de producción.