Fabricación Aditiva: 5 Claves Esenciales sobre Impresión 3D para Líderes Empresariales

La impresión 3D y la fabricación aditiva están preparadas para crecer dramáticamente en los próximos años. Pero esas empresas interesadas en adoptar la tecnología se enfrentan a una desordenada variedad de términos, técnicas y procesos. Aquí hay un puñado que debería conocer.

La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D o la abreviatura AM, está preparada para un crecimiento sustancial. Los analistas de la industria Statista y Fortune Business Insights predicen una CAGR (tasa de crecimiento anual compuesta) del 26.4 por ciento y 25.8 por ciento respectivamente, esta última sugiriendo que el mercado global de impresión 3D alcanzará $51.77 mil millones para 2026.

Simplemente dicho, es un gran momento para estar en fabricación aditiva.

Sin embargo, quienes buscan entrar en este mercado en auge enfrentan una ventisca de términos, técnicas y tecnologías. Estos incluyen máquinas SLA (estereolitografía), DLP (procesamiento de luz digital) y FDM (modelado por deposición fundida), por nombrar solo algunos. La pregunta es: «¿Cómo sabemos nosotros como diseñadores y fabricantes por dónde empezar? Y ¿qué tipo de impresora 3D mejor sirve a nuestras necesidades y se ajusta a nuestro presupuesto?»

Podría comenzar preguntando a Zach Simkin, el presidente de la firma de software y consultoría AM Senvol LLC con sede en Nueva York. Sus productos y servicios «permiten a las empresas acceder a datos AM, generar datos AM, y analizar datos AM». Uno de esos productos es la Base de Datos Senvol, un recurso gratuito que proporciona detalles buscables sobre más de 1,500 máquinas de fabricación aditiva industriales e increíbles 3,200+ materiales.

«Es importante saber que el término 'fabricación aditiva' es en realidad un término paraguas que encapsula varias formas bastante distintas de la tecnología», dice Simkin. «La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) define siete clasificaciones diferentes de procesos AM, que van desde algunas de las más conocidas como extrusión de material y fusión de lecho de polvo hasta otras menos conocidas como laminación de láminas».

Simkin señala que su empresa es miembro de America Makes, una organización que proporciona información valiosa y apoyo a la comunidad AM. También lo es Stratasys Ltd., un fabricante de impresoras 3D con sede en Eden Prairie, Minnesota, cuyo fundador, Scott Crump, inventó y patentó FDM en 1989.

Michael Mignatti, vicepresidente de ingeniería para MakerBot Industries LLC, una empresa de Stratasys con sede en Brooklyn, Nueva York, ofrece el siguiente consejo para cualquiera que busque invertir en una impresora 3D, sin importar qué logo esté en el frente de la máquina:

N.º 1: Conozca el Flujo de Trabajo

Si esta es su primera experiencia con impresoras 3D, puede sorprenderse por el flujo de trabajo. Por ejemplo, la impresión que sale de la máquina a menudo necesitará pasos de post-procesado antes de estar lista para usar. Esto podría ser remoción de soporte y limpieza general del modelo, lijado o pulido para obtener el acabado superficial deseado, instalación de inserts, y así sucesivamente. Cada tecnología es diferente y tiene diferentes pasos —asegúrese de entender esto para que no se sorprenda o decepcione después de su primera impresión.

N.º 2: Optimice Donde Sea Posible

La tecnología todavía es relativamente joven. Las impresoras 3D tienen electrónica compleja, muchas partes móviles, y en nuestro caso, plástico fundido. Independientemente de cuya máquina use, alguna cantidad de impresiones fallidas son inevitables. No se desanime. Las piezas no necesariamente necesitan ser diseñadas específicamente para impresión 3D, pero hay optimizaciones disponibles que aumentarán la tasa de éxito. Esto se vuelve una segunda naturaleza una vez que le agarra el truco, aunque hay una curva de aprendizaje.

N.º 3: Haga su Tarea

Hay muchas tecnologías diferentes para seleccionar (FDM, SLA, DLP, etc.) y cada una tiene diferentes fortalezas y debilidades. Mire su aplicación y elija la tecnología que mejor se ajuste a sus necesidades. Las impresoras FDM son algunas de las más populares porque son fáciles de usar, tienen una gran oferta de materiales, y pueden usarse para una variedad de propósitos, incluyendo componentes de uso final, prototipos funcionales, plantillas y fijaciones, piezas cosméticas, y así sucesivamente.

N.º 4: El Material es Clave

La mayoría de las máquinas FDM pueden imprimir materiales de commodities como PLA, PETG, etc. A medida que avanza a materiales más avanzados o de grado de ingeniería como ABS, PC, nailon, PEKK, fibra de carbono y otros, la dificultad de impresión aumenta significativamente. Algunos materiales requieren entornos controlados como una cámara calentada o libre de oxígeno para tener éxito, mientras que otros requieren extrusores y sistemas especiales para manejar los requisitos del material. Asegúrese de saber qué materiales le interesa usar y que la máquina pueda manejarlos exitosamente.

N.º 5: Más Grande No Siempre es Mejor

Contrario a lo que muchos sugieren, un volumen de construcción más grande no siempre es mejor. Si bien es tentador a prueba de futuro y obtener una máquina con el mayor volumen de construcción que pueda pagar, esto no siempre tiene sentido. Las impresiones grandes pueden tomar mucho tiempo, particularmente aquellas con material de soporte, y esto no siempre es práctico. En muchos casos, está mejor yendo a una oficina de servicios para las raras instancias donde se requiere un gran volumen de construcción. Por supuesto, esta es una decisión que debe tomarse basada en sus necesidades únicas.

Como se mencionó antes, las palabras de Mignatti son relevantes sin importar qué impresora esté usando actualmente o esté considerando comprar. Y sin embargo, es esencial referirse a lo que dice Simkin —que existen siete tecnologías de impresión 3D, cada una con sus propias fortalezas y debilidades. MakerBot y su empresa matriz Stratasys representan tres de estas —FDM, SLA y PolyJet— aunque tecnologías competidoras SLS (sinterizado láser selectivo), DMLS (sinterizado láser directo de metal), Chorro de Aglutinante y otras no son menos relevantes para la comunidad de fabricación.

Tecnologías de Impresión 3D

Para aquellos nuevos en la impresión 3D, aquí hay algunas de las tecnologías de fabricación aditiva como categorizadas por la Organización Internacional de Normalización (ISO/ASTM 52900).

Todas construyen piezas o características de piezas una capa a la vez, usualmente de abajo hacia arriba, y todas requieren que las piezas pasen por algún nivel de post-procesado de remoción de soporte que puede incluir limpieza, lijado y mecanizado.

Fotopolimerización en cuba incluye estereolitografía (SLA) y procesamiento de luz digital (DLP). Como el nombre implica, emplea una cuba de resina fotorreactiva y una plataforma de construcción móvil, junto con una fuente de luz ultravioleta (UV) como un láser o proyector digital para «curar» cada capa de resina líquida.

Fusión de lecho de polvo (PBF) las impresoras hacen piezas de metal o plástico usando un láser para fusionar o incluso derretir juntos bits individuales de polvo que se asemejan a arena fina. Empresas como GE Aviation han hecho noticias en años recientes al imprimir en 3D boquillas de combustible para el motor LEAP, aunque innumerables otras aplicaciones existen para esta importante tecnología.

Laminación de láminas (SL) es más comúnmente conocida como fabricación de objetos laminados (LOM), que implica pegar piezas de papel cortadas con láser una sobre otra para construir piezas. Sistemas más nuevos han pasado a compuestos reforzados con fibra en lugar de papel, haciéndolos adecuados para componentes estructurales grandes encontrados en las industrias aeroespacial y automotriz.

Hay mucho más. Fabricación por haz de electrones (EBM) es tal como su nombre describe, usando un cañón de electrones en lugar de un láser para derretir polvo de metal. Chorro de aglutinante (BJ) inyecta aglutinante líquido similar a pegamento sobre una cama de polvo de plástico, mientras que chorro de material (MJ) rocía fotopolímeros líquidos sobre una plataforma de construcción, luego los cura con luz UV. Por cincuenta dólares, cualquiera que desee leer la especificación completa puede encontrarla aquí: ISO/ASTM 52900:2015.

¿Cómo está aprovechando la fabricación aditiva en su instalación? Comparta sus pensamientos e ideas en los comentarios a continuación.