Explorando los métodos principales de fabricación aditiva

En el pasado, las empresas manufactureras usaban procesos sustractivos como moldes, corte y taladrado para crear productos. Aunque quitar material de un bloque mayor ha funcionado bien, los modernos procesos de fabricación aditiva los están reemplazando rápidamente. Según previsiones, se espera que la industria de fabricación aditiva crezca hasta unos asombrosos 23.000 millones de dólares para 2022.

La fabricación aditiva es el proceso controlado por computadora de construir un objeto 3D depositando capa tras capa de material —típicamente polvo cerámico o metálico— sobre una plataforma de construcción hasta finalizar el producto. Las capas se endurecen mediante calor, un agente de curado o láseres.

Al ser un método aditivo, hay menos desperdicio que en la manufactura sustractiva y, por tanto, menores costes.

Cada uno de los siete tipos principales de fabricación aditiva tiene pros y contras. Es esencial conocer las diferencias para elegir el método adecuado para tu negocio.

Aquí tienes los principales tipos de fabricación aditiva para potenciar las capacidades de manufactura de tu empresa.

Tipos de procesos de fabricación aditiva

1. Inyección de aglutinante (Binder Jetting)

La inyección de aglutinante, también conocida como inyección de material o impresión por inyección de tinta sobre polvo, es uno de los tipos más comunes de fabricación aditiva.

Este método funciona de forma similar a una impresora de oficina convencional, salvo que imprime objetos tridimensionales. En lugar de inyectar tinta sobre papel, la inyección de aglutinante inyecta adhesivo en un material en polvo. el cabezal de impresión se mueve horizontal y verticalmente, depositando una nueva capa de material de construcción en cada pasada.

Es posible fabricar objetos con inyección de aglutinante usando diversos materiales, incluyendo:

• Polvo de yeso (tiza)
• Plásticos
• Cerámicas
• Metal
• Vidrio
• Arena

La inyección de aglutinante es uno de los procesos de fabricación aditiva más asequibles por su coste de entrada relativamente bajo y lo económico de sus materiales. También puede crear objetos más rápido que la mayoría de los otros procesos aditivos —y a todo color.

Aunque tiene muchos beneficios, los productos de inyección de aglutinante tienden a ser frágiles y requieren postprocesado, incluyendo limpieza y endurecimiento, lo que puede ser tedioso y lento.

2. Deposición de energía dirigida (DED)

La deposición de energía dirigida (DED) utiliza principios de soldadura para crear objetos tridimensionales. El material —típicamente alambre o polvo metálico— se funde mediante una fuente de energía enfocada como un láser o haz de electrones. El material líquido se vierte luego con precisión sobre la plataforma de construcción, donde se solidifica rápidamente, formando una capa. Este proceso se repite hasta finalizar la impresión del objeto.

Uno de los grandes beneficios de DED es que no solo sirve para crear objetos; también puede reparar y añadir material a piezas o preformas existentes. Además, puede utilizar múltiples materiales en un solo proceso de impresión.

3. Extrusión de material

La extrusión de material funciona de forma similar a una pistola de pegamento caliente. El material entra en la impresora desde una bobina. La punta de la boquilla calienta y funde el material. El material líquido se deposita luego capa a capa sobre la plataforma de construcción, donde se enfría y solidifica, formando el objeto.

Muchas empresas, e incluso usuarios recreativos, disfrutan de la extrusión de material por su bajo coste de equipamiento y materiales.

Aunque es el método más barato de fabricación aditiva, la extrusión de material no está exenta de limitaciones. Como los elementos calefactores no son lo bastante potentes para fundir materiales de alta densidad como el metal, te limitas a usar solo polímeros plásticos —que pueden no ser lo bastante duraderos para algunas aplicaciones, como utillaje y fijaciones.

4. Fusión de lecho de polvo (PBF)

La fusión de lecho de polvo, también conocida como fusión por haz de electrones (EBM), comienza con un amplio lecho de material en polvo, típicamente plástico, metal, arena o polvos cerámicos mezclados con arena.

El polvo se fusiona selectivamente usando un láser o haz de electrones. Una vez fusionada una capa de material, el área de trabajo desciende y la nueva capa se construye encima usando el mismo proceso.

Con PBF, los objetos alcanzan un alto nivel de complejidad, lo que los hace más resistentes que los creados por otros tipos de fabricación aditiva. Como requiere un lecho de polvo, es difícil mantener un entorno de trabajo limpio. Este método no es la mejor opción para espacios reducidos no preparados para manejar materiales en polvo.

¿Interesado en saber más sobre fabricación aditiva? Consulta estos otros temas del blog: El proceso de fabricación aditiva Impresión 3D para fabricación aditiva: lo que necesitas saber

5. Laminación de láminas

La laminación de láminas, también conocida como fabricación aditiva ultrasónica (UAM) u objetos manufacturados laminados (LOM), es un proceso aditivo que apila láminas finas de material y las une mediante soldadura ultrasónica, adhesión o brasado. A medida que se apilan las capas, el objeto toma forma.

Una vez apiladas y laminadas todas las capas, una máquina CNC o cortadora láser elimina el material sobrante, creando la forma final del objeto.

Al trabajar en múltiples capas, la laminación de láminas permite a los fabricantes combinar diversos materiales, imprimir a todo color y a un coste mucho menor que otros procesos aditivos.

Aunque la laminación de láminas es relativamente barata, requiere cierto postprocesado, que puede ser tedioso y lento. También estás limitado a materiales que vengan en láminas, como papel, plástico y metal. Como los objetos deben recortarse tras el laminado, este proceso genera cierto desperdicio.

6. Polimerización en cuba (Vat Polymerization)

La polimerización en cuba es similar a la fusión de lecho de polvo, salvo que en lugar de un lecho de polvo usa una cuba de resina fotopolímera, que se endurece capa a capa mediante un láser ultravioleta. Una vez completada una capa, se añade más resina y se construye la siguiente capa. El proceso continúa hasta completar el objeto.

Aunque la resina puede ser bastante cara, la polimerización en cuba puede construir objetos rápidamente proporcionando alta precisión y buen acabado.

A pesar de sus beneficios, los fabricantes de polimerización en cuba se limitan a materiales fotorresina y deben realizar un postprocesado sustancial. Los objetos impresos deben retirarse de la resina y limpiarse antes de estar listos para su uso.

7. Inyección de material (Material Jetting)

Similar a la inyección de aglutinante, la inyección de material deposita capas de material para construir un objeto. Sin embargo, en lugar de depositar adhesivo sobre un lecho de polvo, la inyección de material funde materiales cerosos y deposita gotas precisas sobre la plataforma de construcción. A medida que se acumulan las capas, el objeto toma forma.

Muchos fabricantes usan inyección de material porque es relativamente barata y ofrece una precisión excepcional con acabados superficiales de alta calidad. Desafortunadamente, la inyección de material se limita a materiales cerosos, que pueden ser frágiles. También tarda más en construir objetos porque lo hace gota a gota.

¿Qué tipo de fabricación aditiva es el adecuado para ti?

Antes de seleccionar un método de fabricación aditiva, es importante pensar en qué necesitas de tu proyecto. ¿Buscas una opción más económica o necesitas materiales de construcción más resistentes? Sea cual sea tu necesidad, hay un proceso de fabricación aditiva que beneficie tu producción.

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