El proceso de fabricación aditiva

Introducción

La fabricación aditiva (a veces denominada creación rápida de prototipos o impresión 3D) es un método de fabricación en el que se construyen capas de un material para crear un objeto sólido. Si bien existen muchas tecnologías de impresión 3D diferentes, este artículo se centrará en el proceso general desde el diseño hasta la pieza final. Ya sea que la pieza final sea un prototipo rápido o una pieza funcional final, el proceso general no cambia.

Proceso de fabricación aditiva

1. USD

Producir un modelo digital es el primer paso en el proceso de fabricación aditiva. El método más común para producir un modelo digital es el diseño asistido por computadora (CAD). Existe una amplia gama de programas CAD gratuitos y profesionales que son compatibles con la fabricación aditiva. La ingeniería inversa también se puede utilizar para generar un modelo digital mediante escaneo 3D.

Hay varias consideraciones de diseño que deben evaluarse al diseñar para la fabricación aditiva. Por lo general, se centran en las limitaciones de la geometría de las características y los requisitos de soporte o orificios de escape y varían según la tecnología.

2. Conversión STL y manipulación de archivos

Una etapa crítica en el proceso de fabricación aditiva que varía de la metodología de fabricación tradicional es el requisito de convertir un modelo CAD en un archivo STL (estereolitografía). STL usa triángulos (polígonos) para describir las superficies de un objeto. Puede encontrar una guía sobre cómo convertir un modelo CAD en un archivo STL aquí. Hay varias limitaciones del modelo que deben tenerse en cuenta antes de convertir un modelo en un archivo STL, incluido el tamaño físico, la impermeabilidad y el número de polígonos.

Una vez que se ha generado un archivo STL, el archivo se importa a un programa de corte. Este programa toma el archivo STL y lo convierte en código G. G-code es un lenguaje de programación de control numérico (NC). Se utiliza en la fabricación asistida por computadora (CAM) para controlar máquinas herramienta automatizadas (incluidas máquinas CNC e impresoras 3D). El programa de corte también permite que el diseñador personalice los parámetros de construcción, incluidos el soporte, la altura de la capa y la orientación de la pieza.

3. Impresión

Las máquinas de impresión 3D a menudo se componen de muchas piezas pequeñas e intrincadas, por lo que el mantenimiento y la calibración correctos son fundamentales para producir impresiones precisas. En esta etapa, el material de impresión también se carga en la impresora. Las materias primas utilizadas en la fabricación aditiva suelen tener una vida útil limitada y requieren una manipulación cuidadosa. Si bien algunos procesos ofrecen la capacidad de reciclar el exceso de material de construcción, la reutilización repetida puede resultar en una reducción de las propiedades del material si no se reemplaza con regularidad.

La mayoría de las máquinas de fabricación aditiva no necesitan ser monitoreadas una vez que ha comenzado la impresión. La máquina seguirá un proceso automatizado y los problemas generalmente solo surgen cuando la máquina se queda sin material o hay un error en el software. Puede encontrar una explicación sobre cómo cada una de las diferentes impresoras de fabricación aditiva produce piezas aquí.

4. Eliminación de huellas

Para algunas tecnologías de fabricación aditiva, la eliminación de la impresión es tan simple como separar la parte impresa de la plataforma de construcción. Para otros métodos de impresión 3D más industriales, la eliminación de una impresión es un proceso altamente técnico que implica la extracción precisa de la impresión mientras aún está encerrada en el material de construcción o unida a la placa de construcción. Estos métodos requieren procedimientos de extracción complicados y operadores de máquinas altamente calificados junto con equipos de seguridad y entornos controlados.

5. Posprocesamiento

Los procedimientos de posprocesamiento también varían según la tecnología de la impresora. SLA requiere que un componente se cure con luz ultravioleta antes de su manipulación, las piezas de metal a menudo necesitan aliviar la tensión en un horno, mientras que las piezas FDM se pueden manipular de inmediato. Para las tecnologías que utilizan soporte, esto también se elimina en la etapa de posprocesamiento. La mayoría de los materiales de impresión 3D se pueden lijar y se implementan otras técnicas de posprocesamiento, como volteo, limpieza con aire a alta presión, pulido y coloración, para preparar una impresión para su uso final.