Fabricación Aditiva 101: Guía para Principiantes de Impresión 3D

Empecemos por lo básico

La fabricación aditiva (a menudo llamada prototipado rápido o impresión 3D) es un método de fabricación donde capas de material se construyen una a una para crear un objeto sólido. Aunque hay muchas tecnologías de fabricación aditiva e impresión 3D, 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 de uso final, el proceso general no cambia significativamente. Entremos en materia.

¿Cómo diseñar modelos fabricables en CAD?

Producir un modelo digital es el primer paso en la fabricación aditiva. El método más común es usar diseño asistido por computadora (CAD). Hay amplia gama de programas CAD gratuitos y profesionales compatibles con tecnologías de fabricación aditiva. La ingeniería inversa también puede generar modelos digitales mediante escaneo 3D.

Hay varias consideraciones de diseño al crear modelos digitales para fabricación aditiva. Generalmente se centran en limitaciones geométricas de características y requisitos de soportes u orificios de escape. Estos factores varían según la tecnología, por lo que es esencial conocerlos.

¿Qué son la conversión STL y la manipulación de archivos?

Una etapa crítica que difiere de la fabricación tradicional es la conversión de un modelo CAD a archivo STL (estereolitografía). STL usa triángulos (polígonos) para describir las superficies de un objeto. Una guía para convertir CAD a STL se puede encontrar aquí.

Hay limitaciones del modelo a considerar antes de convertir a STL: tamaño físico, estanqueidad y cuenta de polígonos.

Una vez generado el STL, se importa a un programa laminador (slicer). Este convierte el STL a G-code, lenguaje de programación de control numérico (NC). Se usa en fabricación asistida por computadora (CAM) para controlar herramientas automatizadas (incluyendo máquinas CNC e impresoras 3D). El laminador también permite personalizar parámetros de construcción: soportes, altura de capa, orientación de la pieza.

¿Cómo producen las máquinas aditivas piezas personalizadas?

Las máquinas de fabricación aditiva (impresoras 3D) comprenden muchas piezas pequeñas e intrincadas, por lo que el mantenimiento y calibración correctos son críticos para impresiones precisas.

Las materias primas suelen tener vida útil limitada y requieren manejo cuidadoso. Aunque algunos procesos permiten reciclar material sobrante, la reutilización repetida puede reducir propiedades si no se reemplaza regularmente.

La mayoría de máquinas no necesitan supervisión tras iniciar la impresión. La máquina sigue un proceso automatizado y los problemas surgen solo si se acaba el material o hay error de software. Una explicación de cómo cada tecnología produce piezas se encuentra aquí.

¿Cómo y cuándo se retiran las impresiones?

En algunas tecnologías, retirar la impresión es tan simple como separar la pieza de la plataforma de construcción. En métodos industriales más avanzados, la extracción es un proceso técnico complejo que implica extracción precisa mientras la pieza aún está incrustada en material de construcción o adherida a la placa base.

Estos métodos requieren procedimientos complejos, operarios altamente cualificados, equipos de seguridad y entornos controlados.

¿Cómo funciona el post-procesado en fabricación aditiva?

Los métodos de post-procesado varían según la tecnología. SLA requiere curado bajo UV antes de manipular, piezas metálicas a menudo necesitan alivio de tensiones en horno, mientras que piezas FDM pueden manipularse inmediatamente. Para tecnologías que usan soportes, estos se eliminan en post-procesado. La mayoría de materiales pueden lijarse y se aplican técnicas como tumbado, limpieza con aire a alta presión, pulido y coloreado para preparar la pieza para uso final.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las principales tecnologías de fabricación aditiva?

Hay siete tecnologías bajo el paraguas de fabricación aditiva: fotopolimerización en cubeta, extrusión de material, inyección de material, laminación de hojas, deposición de energía dirigida, inyección de aglutinante y fusión de lecho de polvo.

¿Cuál es la diferencia entre fabricación aditiva e impresión 3D?

Los términos son, en su mayor parte, intercambiables. Ambos se refieren a procesos donde las piezas se construyen capa a capa desde un diseño CAD.

¿Son la fabricación aditiva y el prototipado rápido el mismo proceso?

Aunque a menudo se usan indistintamente, el prototipado rápido es un proceso relacionado pero distinto. Se refiere a la etapa acelerada de prototipado en desarrollo de productos, siendo la fabricación aditiva un proceso para lograr ese objetivo.

¿Qué industrias usan comúnmente la fabricación aditiva?

Se usa en una enorme (y creciente) gama de industrias: aeroespacial, robótica, electrónica de consumo, automoción. La tecnología médica se ha beneficiado inmensamente. Históricamente, la mayoría usa aditiva para prototipado, pero con tecnologías más robustas, las empresas recurren a ella para piezas de uso final y producción de mayor volumen.

¿Cuáles son las ventajas de la fabricación aditiva?

Muchas ventajas únicas: forma mucho más rentable de crear piezas de prototipo que procesos sustractivos, produce menos desperdicio de material. Coste de entrada bajo, más barato y rápido para tiradas pequeñas. Especialmente útil para recrear piezas heredadas que se quieren optimizar.

¿Qué materiales son comunes en fabricación aditiva?

Puede crear piezas personalizadas con polímeros, metales y, en algunos casos, cerámicas. El material más común es plástico, especialmente para prototipado.