Tecnologías de impresión 3D (parte 2)

Segunda parte:Tecnologías de impresión 3D

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva (AM), 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 funcionan con el mismo principio básico:las tecnologías de fabricación aditiva construyen piezas de trabajo capa por capa o por deposición a lo largo de una ruta programada.

Según el método para hacer capas, la tecnología de impresión 3D se divide principalmente en siete categorías:

1. Extrusión de metales

Una boquilla u otro orificio dispensa material de forma selectiva. Una vez que se completa una capa, la plataforma de construcción se mueve hacia abajo o el cabezal de extrusión se mueve hacia arriba, y la siguiente capa se extruye y se adhiere a la capa anterior. Esta tecnología se ocupa principalmente de materiales como:

• Termoplásticos
• Metales eutécticos
• Cerámica
• Compuestos
• Arcilla de modelar
• Arcillas con relleno de metal
• Concreto
• Comida
• Células vivas

Esta tecnología incluye dos subcategorías:modelado por deposición fundida (FDM) o fabricación de filamentos fundidos (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 mayor base instalada de máquinas AM. El proceso fue iniciado por Stratasys.

2. Chorro de material

Uno o más cabezales de impresión de inyección de tinta depositan pequeñas gotas del material de construcción a medida que se mueven por el lecho 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 del tamaño de nanopartículas y los combina con un gas portador inerte en un aerosol, y luego impulsa el aerosol sobre una superficie.

Esta tecnología se ocupa de materiales como:

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

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

3. Chorro de aglomerante

La inyección de aglutinante deposita meticulosamente un agente aglutinante líquido utilizando boquillas de cabezal de impresión de inyección de tinta para unir materiales en polvo. A diferencia del chorro de material, el material que se dispensa a través de la boquilla no es el material de construcción en bruto, sino un material aglutinante licuado que se deposita sobre un lecho 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 se puede usar para construir patrones de arena para el proceso de fundición en arena.

4. Laminación de hojas

La laminación de láminas une capas de material laminar para realizar un diseño. Los materiales laminados 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 metálicas que en su lugar crean partes metálicas. La laminación de láminas también se denomina fabricación de objetos laminados (LOM).

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

5. Fotopolimerización en cuba

El fotopolímero líquido contenido dentro de una tina se cura selectivamente mediante polimerización activada por luz. Esta tecnología solo funciona con fotopolímeros. Hay dos tipos de tecnologías de fotopolimerización en cuba actualmente en el mercado.

• Estereolitografía (SLA) utiliza un láser ultravioleta y espejos de exploración X-Y montados en galvanómetros guiados por computadora para curar la capa superior de fotopolímero líquido en la tina. Luego se cura cada punto tocado por el láser. SL fue el proceso líder indiscutible en los primeros años de AM.

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

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

6. Fusión de cama eléctrica

La energía térmica fusiona selectivamente regiones de un lecho de polvo. La energía térmica derrite el material en polvo, que luego cambia a una fase sólida a medida que se enfría. La fuente de energía utilizada en esta tecnología podría ser un láser o un haz de electrones.

Este proceso también se conoce como:

• Sinterizado por láser
• Sinterizado directo de metal por láser
• Sinterización selectiva por láser
• 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 al principio, pero también son más rápidos y producen piezas con niveles más bajos de tensión residual.

La mayoría de los sistemas AM de metal emplean el proceso de fusión de lecho de polvo. EOS es un proceso de AM de metal bien establecido con la base instalada más grande. Los procesos de fusión de lecho de polvo (PBF) de alta energía amenazan con quitarle cuota de mercado a la industria tradicional de fundición a la cera perdida a pesar de su alto costo. Los procesos PBF pueden producir formas 3D complejas a partir de aleaciones que casi coinciden con las cualidades metalúrgicas de las fundiciones de inversión. SLM es el método AM más maduro y controla más del 70 % del mercado de impresión de metales.

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

7. Deposición de energía dirigida

La energía térmica se utiliza para fusionar materiales a medida que el material se deposita. En la mayoría de los casos, un láser es la fuente de energía y el material es un tipo de polvo metálico. Se utiliza un sistema de movimiento de 4 o 5 ejes para colocar el cabezal de deposición. Esta tecnología solo funciona con materiales metálicos, pero se puede usar más de un tipo de material metálico a la vez.

Los principales proveedores de tecnología de depósito de energía dirigida (DED) incluyen Optomec, POM Group, BeAM, Trumpf, RPM e Innovations. DED también se conoce como polvo soplado AM y revestimiento láser. Este es un método adecuado para agregar material a piezas existentes, lo que lo hace óptimo para la reparación o modificación de piezas.

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