¿Qué es la fabricación aditiva? Comience con la impresión 3D

Empecemos con lo básico

La fabricación aditiva (a menudo denominada creación rápida de prototipos o impresión 3D) es un método de fabricación en el que las capas de material se acumulan una a la vez para crear un objeto sólido. Si bien existen muchas tecnologías diferentes 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 ello.

¿Cómo se diseñan modelos fabricables en CAD?

Producir un modelo digital es el primer paso en el proceso de fabricación aditiva. El método más común para producir un modelo digital es mediante el diseño asistido por computadora (CAD). Existe una amplia gama de programas CAD gratuitos y profesionales que son compatibles con las tecnologías de 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 modelos digitales 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, por nombrar algunos. Factores como estos tienden a variar según la tecnología, por lo que es esencial repasarlos.

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

Una etapa crítica en el proceso de fabricación aditiva que difiere de la 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 del modelo, la estanqueidad al agua 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, 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 al diseñador personalizar los parámetros de construcción, incluidos los soportes, la altura de la capa y la 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 la calibración correctos son fundamentales para producir impresiones precisas.

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 reducir 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 de cómo cada una de las diferentes impresoras de fabricación aditiva produce piezas aquí.

¿Cómo y cuándo se eliminan las impresiones?

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.

¿Cómo funciona el post-procesamiento para la fabricación aditiva?

Los métodos de posprocesamiento 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.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las principales tecnologías de fabricación aditiva?

Hay siete tecnologías bajo el paraguas de la fabricación aditiva. Estos son la polimerización en cuba, la extrusión de materiales, la inyección de materiales, la laminación de láminas, la deposición de energía dirigida, la inyección de aglutinantes y la fusión de lecho de polvo.

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

Los términos fabricación aditiva e impresión 3D son, en su mayor parte, intercambiables. Ambos se refieren a procesos de fabricación en los que las piezas se construyen capa por capa a partir de un diseño CAD.

¿La fabricación aditiva y la creación rápida de prototipos son el mismo proceso?

Si bien la fabricación aditiva y la impresión 3D a menudo se usan indistintamente, la creación rápida de prototipos es un proceso relacionado pero distinto. La creación rápida de prototipos se refiere a la etapa de creación acelerada de prototipos del desarrollo del producto, siendo la fabricación aditiva un proceso para respaldar ese objetivo.

¿Qué industrias suelen utilizar la fabricación aditiva?

La fabricación aditiva se utiliza en una amplia (y creciente) gama de industrias, incluidas la aeroespacial, la robótica, la electrónica de consumo y la automoción. Una industria que se ha beneficiado enormemente del advenimiento y la adopción generalizada de aditivos es la tecnología médica. Históricamente, la mayoría de las industrias han tendido a usar aditivos para la creación de prototipos, pero con tecnologías más sólidas que ingresan al mercado, las empresas también están recurriendo a aditivos para piezas de uso final y producción de mayor volumen.

¿Cuáles son las ventajas de la fabricación aditiva?

La fabricación aditiva viene con muchas ventajas únicas. Es una forma mucho más rentable de crear piezas de prototipos que los procesos sustractivos, y produce menos desperdicio de material. El costo de entrada es bastante bajo y es más barato para tiradas de producción más pequeñas y rápidas. La fabricación aditiva es especialmente útil si tiene que recrear piezas heredadas que desea optimizar.

¿Cuáles son los materiales comunes que se utilizan en la fabricación aditiva?

La fabricación aditiva puede crear piezas personalizadas utilizando polímeros, metales y, en algunos casos, cerámica. El material más común que verá en la fabricación aditiva es el plástico, especialmente para la creación de prototipos.