Tecnologías Avanzadas de Impresión 3D: Parte 2 – Explorando la Fabricación Capa por Capa

Parte Dos: Tecnologías de Impresión 3D

La impresión 3D —también conocida como fabricación aditiva (FA)— ofrece una amplia gama de diferentes tecnologías de impresión para elegir. Si bien pueden existir diferencias significativas entre cada método, todas las técnicas de impresión 3D operan sobre el mismo principio básico: las tecnologías de fabricación aditiva construyen piezas de trabajo ya sea capa por capa o por deposición a lo largo de una ruta programada.

Basándose en el método para crear capas, la tecnología de impresión 3D se desglosa principalmente en siete categorías:

1. Extrusión de Metal

Una boquilla u otro orificio dispensa selectivamente el material. Después de completar una capa, la plataforma de construcción se mueve hacia abajo o la cabeza de extrusión se mueve hacia arriba, y la siguiente capa se extruye y adhiere a la capa anterior. Esta tecnología trata principalmente con materiales como:

• Termoplásticos
• Metales eutécticos
• Cerámicas
• Compuestos
• Arcilla de modelar
• Arcillas cargadas con metal
• Hormigón
• Alimentos
• Células vivas

Esta tecnología incluye dos subcategorías: modelado por deposición fundida (FDM) o fabricación por filamento fundido (FFF). Los principales proveedores de esta tecnología incluyen Stratasys, Arbur, Aleph Objects, Beijing Tiertime, MarkerBot Industries y Ultimaker. La tecnología de extrusión de metal representa la base instalada más grande de máquinas FA. El proceso fue pionero por Stratasys.

2. Inyección de Material

Uno o más cabezales de inyección de tinta depositan pequeñas gotas del material de construcción mientras se mueven a través de la cama de polvo. Dado que se pueden usar múltiples cabezales de impresión, cada uno puede imprimir diferentes materiales. Esta tecnología también puede adoptar una tecnología de "escritura directa", que atomiza materiales de impresión de tamaño nanopartícula y los combina con un gas portador inerte en un aerosol, y luego impulsa el aerosol sobre una superficie.

Esta tecnología trata con materiales como:

• Fotopolímeros
• Materiales similares a cera
• Metales/no metales
• Conductores
• Dieléctricos

Los principales proveedores incluyen 3D Systems, Stratasys, Solidscape y Keyence. Esta tecnología puede producir patrones para microfusión.

3. Inyección de Aglutinante

La inyección de aglutinante deposita meticulosamente un agente aglutinante líquido usando boquillas de cabezal de inyección de tinta para unir materiales en polvo. A diferencia de la inyección de material, el material dispensado a través de la boquilla no es el material de construcción en bruto, sino un material aglutinante licuado que se deposita sobre una cama de polvo para mantener el polvo en la forma deseada.

Esta tecnología funciona con:

• Polímero acrílico
• Metal
• Arena
• Cerámica

Los principales proveedores de esta tecnología incluyen 3D Systems, ExOne Company, Voxeljet Technology GmbH, Microjet Technology, Digital Metal y HP. Este método puede usarse para construir patrones de arena para el proceso de fundición en arena.

4. Laminación de Láminas

La laminación de láminas une capas de material en lámina para realizar un diseño. Los materiales en lámina serán papeles tratados con adhesivo que forman un sólido similar a la madera contrachapada cuando se laminan en el objeto completamente formado, o láminas y cintas de metal que en su lugar crean piezas de metal. La laminación de láminas también se llama Fabricación de Objetos Laminados (LOM).

Los principales proveedores de esta tecnología incluyen Helisys, Micro Technologies y Fabrisonic.

5. Fotopolimerización en Cubeta

Fotopolímero líquido contenido dentro de una cubeta se cura selectivamente usando polimerización activada por luz. Esta tecnología solo funciona con fotopolímeros. Hay dos tipos de tecnologías de fotopolimerización en cubeta actualmente en el mercado.

• Estereolitografía (SLA) usa un láser ultravioleta y espejos de escaneo X-Y montados en galvanómetros guiados por computadora para curar la capa superior de fotopolímero líquido en la cubeta. Cada punto tocado por el láser se cura. SL fue el proceso líder indiscutible en los primeros años de la FA.

 

• La polimerización en cubeta se ha expandido para también incluir procesamiento de luz digital (DLP). En lugar de usar un láser como fuente de luz para curar, las impresoras FA DLP cuentan con una pantalla de proyector de luz digital para proyectar y curar la imagen de toda la capa de una vez.

Los principales proveedores de esta tecnología incluyen 3D Systems, Envisiontec, DWS, Asiga y Rapid Shape, entre otros.

6. Fusión de Cama de Polvo

La energía térmica fusiona selectivamente regiones de una cama de polvo. La energía térmica funde el material en polvo, que luego cambia a una fase sólida al enfriarse. La fuente de energía utilizada en esta tecnología podría ser un láser o un haz de electrones.

Este proceso también se conoce como:

• Sinterizado Láser
• Sinterizado Láser Directo de Metal
• Sinterizado Láser Selectivo
• Fusión por Haz de Electrones
• Fusión Láser Selectiva

La tecnología basada en láser produce mejores acabados superficiales y detalles más finos que las configuraciones de haz de electrones. Los haces de electrones son más costosos inicialmente, pero también son más rápidos y producen piezas con niveles más bajos de tensión residual.

La mayoría de los sistemas de FA de metal emplean el proceso de fusión de cama de polvo. EOS es un proceso de FA de metal bien establecido con la base instalada más grande. Los procesos de fusión de cama de polvo de alta energía (PBF) amenazan con tomar participación de mercado de la industria tradicional de microfusión a pesar de su alto costo. Los procesos PBF pueden producir formas 3D complejas a partir de aleaciones que casi igualan las cualidades metalúrgicas de las microfusiones. SLM es el método FA más maduro y domina más del 70% del mercado de impresión de metal.

Esta tecnología funciona con polímeros, metal y arena. Los principales proveedores incluyen 3D systems, EOS, Arcam, SLM Solutions, Realizer, Concept Laser, Aconity3D, Proto Labs y más.

7. Deposición de Energía Dirigida

La energía térmica se usa para fusionar materiales mientras el material está siendo depositado. En la mayoría de los casos, un láser es la fuente de energía, y el material es un tipo de polvo de metal. Un sistema de movimiento de 4 o 5 ejes se usa para posicionar la cabeza de deposición. Esta tecnología solo funciona con materiales metálicos, pero más de un tipo de material metálico puede usarse a la vez.

Los principales proveedores de tecnología de Deposición de Energía Dirigida (DED) incluyen Optomec, POM Group, BeAM, Trumpf, RPM e Innovations. DED también se conoce como FA de Polvo Soplado y Revestimiento Láser. Este es un método adecuado para agregar material a piezas de trabajo existentes, lo que lo hace óptimo para la reparación o modificación de piezas.

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