Dominando la fabricación aditiva: Tecnologías, procesos y aplicaciones

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Si estás leyendo esto, probablemente ya sepas qué es una impresora 3D (si no, lee este artículo sobre impresión 3D vs. moldeo por inyección). Pero, ¿entiendes las diferencias entre la gran cantidad de procesos, tecnologías y aplicaciones de fabricación aditiva?

Para empezar, aquí hay tres formas fáciles de categorizar las diversas tecnologías de fabricación aditiva:

1. Sólidos Fundidos

Hay toda una banda de tecnologías de fabricación aditiva que dependen de fundir un material y extruirlo a través de una boquilla o efector final de algún tipo. Estas tecnologías aditivas esencialmente reconstituyen un material "completo" (como de una bobina) en una nueva forma fundiéndolo y colocándolo en capas en una nueva forma.

2. Líquidos Solidificados

Probablemente no viste esto venir, pero sí, hay un proceso de tecnología de fabricación aditiva que es la inversa total de fundir sólidos. Basándose típicamente en resinas o polímeros fotosensibles, estas impresoras 3D suelen funcionar aplicando un láser o una proyección para solidificar una película delgada de resina en un objeto sólido.

3. Polvos Fusionados

Posiblemente el formato de tecnología más conocido, la fusión de polvo funciona exactamente como sugiere el nombre. El material con el que trabajas es un polvo en su formato "crudo" y se fusiona ya sea a través de un agente aglutinante o fundiendo el material con una fuente de calor.

Después de tratar un puñado de las diferentes formas en que puedes fabricar aditivamente, profundicemos en los procesos específicos de fabricación aditiva.

Procesos de Fabricación Aditiva

FFF: Fabricación por Filamento Fundido

Es probable que, cuando alguien dice impresión 3D, pienses en esta tecnología aditiva. Fácilmente la tecnología aditiva más prolífica desde el auge de máquinas de escritorio que comenzó alrededor de 2010, las máquinas FFF fabrican productos con una bobina de plástico que es impulsada a través de un extrusor de extremo caliente que funde el plástico a forma líquida, que luego se deposita en un patrón que es una rebanada del objeto. Puedes conocer FFF gracias a empresas de hardware de fabricación aditiva como Ultimaker.

Aplicaciones de FFF

FFF es una fantástica tecnología aditiva caballo de batalla para prototipado, fabricación de productos básicos, prueba rápida de ideas y flujos de trabajo de ideación general. Por supuesto, FFF también puede usarse con más "permanencia" en mente para fabricar productos. FFF es una tecnología confiable para fabricación aditiva, con pocas cosas que pueden salir mal, tiempo de inactividad mínimo y objetos generalmente bien producidos. Está limitada principalmente por la resolución de impresión, lo que creará un compromiso entre precisión y velocidad. Las piezas FFF también requieren algún post-procesado para acabado, y las líneas de cresta generalmente necesitan eliminarse para pintar.

SLA y DLP – Aditivo por Láser Selectivo y Procesamiento Digital de Luz

Arguably la segunda tecnología de impresión 3D más popular/famosa después de FFF, esta tecnología aditiva también se benefició de un auge de empresas que comenzó alrededor de 2010. Estas impresoras 3D usan un tanque de resina fotosensible, con el objeto siendo hecho al pasar un láser sobre la capa para solidificar la resina en su lugar. DLP difiere de SLA al proyectar la imagen de la capa completa usando un proyector en lugar de un láser. Arguably DLP es más rápido, ya que toda la capa se proyecta a la vez en lugar de usar un láser para trazar, pero hay compromisos, típicamente alrededor del acabado superficial. Probablemente conozcas la impresión SLA a través de empresas como FormLabs.

Aplicaciones de SLA y DLP

Hay muchas opciones de resina disponibles, la mayoría de las cuales simulan propiedades de materiales plásticos. Los beneficios de SLA sobre FFF son típicamente precisión y acabado superficial, así que si estás imprimiendo objetos con muchos detalles finos pequeños, SLA te servirá mejor. Sin embargo, el proceso SLA exige más de ti como usuario final, requiriendo pasos adicionales después de que la impresión termina para que la pieza esté lista. SLA también puede imprimir piezas grandes y se usa a escala. Puedes recordar haber visto los zapatos Adidas Futurecraft 4D con una suela impresa en 3D, que se lograron con tecnología basada en SLA de Carbon.

MJF – Fusión Multichorro (Multi Jet Fusion)

¿Fusión multichorro? ¿Y hay múltiples? Sí. Esta tecnología aditiva es tan asombrosa como su nombre sugiere. Multi Jet Fusion produce piezas de nailon usando un sistema de inyección de tinta no demasiado disímil al que tendrías en una impresora de papel normal. La cabeza de una máquina de fusión multichorro es considerablemente más compleja que una cabeza de impresora normal, enviando material y agentes aglutinantes. MJF tiende a dar un acabado y propiedad de material mucho más consistente que sus contrapartes de Sinterizado Láser Selectivo.

Aplicaciones de MJF

Para profesionales, este proceso añade color y materialidad juntos para que el prototipado pueda acercarse mucho más al objeto final que con otros procesos de prototipado. Esta aplicación de fabricación aditiva es particularmente conveniente cuando el color importa, no solo desde una perspectiva de acabado sino también para representaciones visuales como imprimir un mapa de calor de tensiones directamente en la pieza, facilitando entender qué está pasando al revisar tu objeto.

DMLS – Sinterizado Láser Directo de Metal

Antes de sumergirnos en esto, vale la pena notar que DMLS es un proceso de fabricación aditiva relativamente nuevo relativo a otros procesos de sinterizado láser. Lo más probable es que sepas qué es SLS (Sinterizado Láser Selectivo) y las piezas de nailon que hace. DMLS funciona usando el mismo proceso, usando un láser para fusionar polvo de metal. Típicamente usado para prototipar piezas complejas y fabricar productos personalizados en masa, DMLS te permite fabricar piezas que serán mucho más fuertes (porque, bueno... el metal es más fuerte que el plástico en su mayor parte) y probar.

Aplicaciones de DMLS

Relativo a otros procesos, DMLS es costoso, ya que es un proceso de fabricación aditiva de metal. Esto es esperado dado los materiales, la tecnología y los protocolos de seguridad requeridos para albergar una máquina DMLS son costosos. Pero el costo, por supuesto, vale la pena para poder probar y validar procesos. Si trabajas en aeroespacial o automotriz, una impresora DMLS será una de las formas más efectivas de prototipar piezas complejas, únicas y estar lo más cerca posible de la pieza final. Podrías pensar, "¿qué hay del mecanizado?" Por supuesto, aún puedes usar mecanizado como parte de cualquier proceso de prototipado, pero estamos aquí para discutir objetos que necesitarían el uso de fabricación aditiva.

DED – Deposición de Energía Directa

La impresión DED se piensa mejor como la contraparte metálica de FFF para plásticos. Las máquinas DED usarán ya sea un polvo o un alambre (no demasiado disímil a una bobina de plástico) para calentar el metal en el punto de extrusión y depositarlo con una boquilla.

Aplicaciones de DED

Desde la descripción de DED, podrías pensar que se usaría en aplicaciones similares a FFF, pero con piezas de metal. En realidad, el uso más común de DED hoy es construir sobre piezas existentes e incluirse en un proceso de fabricación híbrido para aplicaciones de fabricación aditiva de alta gama. Uno de los ejemplos más famosos sería el uso de fabricación híbrida en el Puerto de Rotterdam. Imprimirán en 3D piezas sobre timones dañados para hacer una pieza de reemplazo y luego usarán un proceso de mecanizado para llevar la pieza a un estado completado, lista para usar en un nuevo barco.

Por supuesto, las opciones enumeradas arriba no son las únicas tecnologías de fabricación aditiva que se pueden usar para hacer productos, pero todas estas están disponibles en Fusion 360 o Netfabb como salidas para tu flujo de trabajo.

¿Qué proceso aditivo usas y para qué? Cuéntanos en la sección de comentarios. Y si estás listo para llevar tu fabricación aditiva al siguiente nivel, aquí está cómo Fusion 360 puede ayudar.