Tecnología y procesos de impresión de metales en 3D:una mirada en profundidad

La cuarta revolución industrial está aquí

Durante los últimos 300 años, la humanidad se ha vuelto muy buena en la fabricación de piezas a escala. Las primeras tres revoluciones industriales introdujeron apalancamiento para impulsar la productividad en órdenes de magnitud. La primera revolución industrial introdujo la energía de vapor, la segunda entregó el concepto de una línea de montaje ajustada y la tercera revolución trajo la potencia computacional y la automatización. Ahora nos encontramos en la cuarta revolución industrial en la que la fabricación digital vuelve a desbloquear el poder del apalancamiento, lo que permite una capacidad de fabricación aún mayor. Pero hay un problema:producir volúmenes bajos de piezas, especialmente con una gran variabilidad, sigue siendo un desafío. El factor limitante es una vez más un solo ser humano que se necesita para configurar, fijar, programar y ejecutar piezas especiales. Todos los avances industriales hasta este punto no han podido proporcionar el mismo apalancamiento en estos escenarios únicos.

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Una solución al problema de una sola pieza

Ingrese a la impresión 3D funcional de Markforged. Por primera vez, existe una alternativa a los métodos de fabricación tradicionales que produce piezas con propiedades adecuadas para el uso final. La introducción del proceso de impresión 3D de metal ADAM ha resuelto el problema que ha plagado a los fabricantes durante siglos:¿cómo puedo producir piezas individuales de manera eficiente? La producción de piezas de bajo volumen y alta mezcla se adapta perfectamente a una tecnología de impresión de metales en 3D porque todas las barreras que anteriormente plagaban la fabricación convencional (instalación, fijación, programación, etc.) se eliminan en gran medida. Ahora, un programa de fabricación complejo se puede administrar de forma remota a través de una solución de software basada en la nube, controlando una flota de impresoras que abarcan múltiples geografías. Estamos entrando en la era de la fabricación distribuida con impresión 3D de la misma manera que la informática discretizada revolucionó el mundo hace más de 20 años.

La impresión 3D en metal no es nueva y ciertamente no fue inventada por Markforged, entonces, ¿por qué ahora? El proceso de impresión 3D de metal de ADAM representa un avance tecnológico revolucionario que reduce la barrera de entrada en un factor de 10 en comparación con otras tecnologías de impresión de metal. Esto significa que el costo del equipo es menor, los requisitos de las instalaciones son menores y, lo que es más importante, las piezas producidas con esta tecnología también son drásticamente más baratas. Con materiales como acero inoxidable 17-4 PH, acero para herramientas A2, acero para herramientas H13 y pronto Inconel 625 y titanio 6Al-4V, es fácil ver por qué esta tecnología está llamando la atención en la industria. Las empresas de fabricación ahora están buscando tecnologías de aditivos metálicos para complementar las herramientas, los accesorios, la creación de prototipos funcionales y la producción de piezas de bajo volumen. Nunca ha sido tan fácil producir piezas metálicas únicas.

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Cómo funciona el proceso de ADAM

El proceso de impresión de metal de ADAM se basa en una base de 50 años de prácticas de moldeo por inyección de metal (MiM). En lugar de usar un molde (que en sí mismo requiere un tiempo y esfuerzo significativos para producir), el proceso de ADAM usa una impresora 3D para lograr la geometría inicial en estado verde. Esto se logra mediante un método de impresión FFF (Fabricación de filamentos fundidos) o estilo de extrusión utilizando un filamento especial compuesto de partículas metálicas y dos agentes aglutinantes. Una vez que la pieza está impresa, se coloca en un lavado con solvente donde una porción del agente aglutinante se elimina pasivamente. Este paso de lavado es un proceso por lotes, por lo que se pueden procesar varias piezas a la vez. Cuando la pieza está completamente lavada, como lo indica una reducción de masa objetivo, se coloca en un horno. Este horno pasará por un ciclo de automatización y aumentará la temperatura para quemar primero el agente aglutinante restante y luego sinterizar completamente las partículas metálicas juntas. Vale la pena señalar que el horno también es un proceso por lotes, por lo que se pueden ejecutar varias partes (de la misma metalurgia) a la vez. El resultado final es una pieza de metal lista para usar que puede procesarse posteriormente si es necesario.

Sin embargo, no todas las piezas son buenas candidatas para el proceso de impresión en metal 3D de ADAM. Al final del día, esta es una herramienta, y algunas herramientas son más adecuadas para ciertas tareas (piense en un torno frente a un molino). Existen restricciones de tamaño y geometría con la tecnología que deben cumplirse para producir piezas exitosas. Las piezas más adecuadas se diseñan teniendo en cuenta el proceso; esta práctica se conoce comúnmente como DfAM (Diseño para fabricación aditiva). Un gran ejemplo de esto es la carcasa del actuador Stanley Black &Decker que se muestra a continuación. Cuando los usuarios trabajan dentro de las pautas, el proceso de ADAM sobresale en la producción de piezas metálicas para aplicaciones de herramientas para respaldar sitios de fabricación aditiva, piezas de bajo volumen y alta mezcla, así como prototipos funcionales.

La cuarta revolución y el futuro de la fabricación

La cuarta revolución industrial de la fabricación digital ya está cambiando el panorama de la fabricación. La introducción de la impresión 3D discretizada en metal está permitiendo a las empresas resolver el antiguo problema de la producción económica de piezas de bajo volumen y alta mezcla. El proceso de impresión 3D de metal ADAM de Markforged tiene el costo más bajo y la tecnología de impresión de metal más fácil de usar del mercado para abordar esta necesidad. La oferta integral de Markforged, que incluye software de clase mundial y una gama completa de capacidades de materiales de grado de ingeniería que abarcan plásticos, compuestos y metales, significa que los clientes pueden resolver una amplia gama de problemas que tradicionalmente los han plagado.

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