Tipos de impresoras 3D industriales
Las técnicas de impresión 3D es el conjunto de tecnologías de fabricación aditiva en las que la pieza a construir se crea por deposición de material capa a capa a partir de un modelo 3D digital. La forma en la que se produce la deposición del material define el tipo de tecnología de impresión 3D. A continuación te mostramos una resumen con las tecnologías más utilizadas por cualquier servicio de impresión 3d profesional.
Fusion Deposition Modeling FDM
Es la tecnología que ha popularizado este método de impresión de figuras y piezas en 3D ha sido la que se conoce como Fusion Deposition Modeling (FDM) que fue inventada y patentada a finales de los años 80 por S. Scott Crump quien la empezó a comercializar a través de la empresa que fundó junto con su mujer, Stratasys.
Es una tecnología que permite conseguir piezas utilizando plástico ABS (similar al material de los juguetes Lego) o PLA (un polímero biodegradable que se produce desde un material orgánico), entre muchos otros.
La tecnología FDM estaba protegida por patente, por ello nació una tecnología que en esencia es similar, Fused Filament Fabrication (FFF) y que ha dado lugar a las impresoras tipo RepRap.
La impresión con esta tecnología comienza desde la capa inferior, creando una superficie en la base para poder separar la pieza. Se utiliza un fino hilo de plástico que pasa por el extrusor que es, en resumen, un dispositivo que calienta el material hasta el punto de fusión. En ese momento el plástico se deposita en la posición correspondiente de la capa que se está imprimiendo en cuestión.
Tras ser depositado en su lugar, el material se enfría y solidifica, una vez acabada esa capa, se desplaza verticalmente una pequeña distancia para comenzar la siguiente capa. Según la pieza a fabricar es posible que se necesiten varios soportes que se eliminan a posteriori.
Modelado de fusión por deposición (FDM/FFF)
Piezas fabricadas por FDM
La tecnología SLA o estereolitografía nació antes que la tecnología FDM y FFF de la mano de Charles Hull quien también fundó la empresa 3D Systems. Esta compañía fue la primera en poner a la venta lo que hoy llamamos impresora 3D.
Una impresora de SLA tiene un funcionamiento de fabricación también capa a capa pero a diferencia del método anterior en esta ocasión se parte de una base que se va sumergiendo (o saliendo) de un baño de resina fotocurable. El láser de luz ultravioleta activa la curación de la resina líquida, solidificándola. En ese momento la base se desplaza hacia abajo para que el láser vuelva a ejercer su acción. Con este método se consiguen piezas con gran detalle aunque, al igual que el método posterior, desperdicia cierta cantidad de material según qué piezas si se necesitan fabricar soportes que se eliminan a posteriori.
Fotopolimerización - estereolitografía (SLA): A, con plataforma sumergida. B, de plataforma suspendida
Piezas fabricadas por estereolitografía
Sinterización Selectiva Láser SLS
Esta tecnología nació en la Universidad de Texas en los años 80 también y pese a tener ciertas similitudes con la tecnología SLA en concepto, permite utilizar un gran número de materiales.
A diferencia de la impresión vía SLA que hace uso de un baño de un polímero líquido fotocurable se u liza material en polvo (polies reno, materiales cerámicos, cristal, nylon y meteriales metálicos). El láser impacta en el polvo y funde el material y se solidifica (sinterizado).
Todo el material en polvo que no se sinteriza sigue situado donde estaba inicialmente y sirve de soporte para las piezas, principal ventaja frente a las tecnologías que os hemos presentado antes. Una vez finalizada la pieza ese material puede ser retirado y reutilizado para la impresión de próximas piezas.
Extracción de piezas de la cubeta Resultado sinterización SLS
Desarrollada por Objet (adquirida por Stratasys) y que se asemeja a la manera en la que las impresoras de inyección de tinta depositan dicha tinta. Un fotopolímero líquido se expulsa y entonces se solidifica gracias a una luz ultravioleta. Tal y como sucede con el resto de tecnologías 3D la impresión se realiza capa a capa. En teoría esta tecnología permitiría hacer uso de distintos materiales y colores de manera simultánea capa a capa.
La impresión 3D de PolyJet funciona de un modo similar a la impresión de inyección de tinta, pero en lugar de inyectar gotas en papel, inyectan en una bandeja capas de fotopolímero líquido que se pueden endurecer.
El proceso es sencillo: el software de preparación de bandeja calcula automáticamente la ubicación de los fotopolímeros y el material de soporte a par r de un archivo CAD 3D. La impresora 3D imprime y endurece al instante mediante luz ultravioleta las gotitas de fotopolímero líquido. Sobre la bandeja se van acumulando capas finas para crear un modelo preciso o pieza en 3D. Si hay salientes o formas complejas que requieran soportes, la impresora
3D inyecta un material de soporte que se puede eliminar posteriormente. Finalmente se elimina fácilmente el material de soporte a mano, con agua o en un baño de solución. Los modelos y piezas están listos para su uso y manipulación al sacarlos de la impresora 3D, sin necesidad de endurecimiento posterior.
La tecnología PolyJet ofrece un nivel excepcional de detalle, suavidad de la superficie en piezas estéticas y precisión en formas complejas, detalles, etc.
Ejemplo impresión Polyjet Impresora Polyjet
Selective Laser Melting SLM
Esta técnica consiste en la deposición de una fina capa de polvo sobre una plataforma de trabajo, que se funde con un láser siguiendo las coordenadas específicas derivadas del modelo que se producirá. La operación se repite de forma secuencial por un número de veces igual al número de capas en cual está dividido el modelo diseñado en 3D por ordenador. Se trata de una técnica adecuada para los objetos que tienen como prioridad la calidad estética de la superficie, la luminosidad del objeto y la libertad de la forma.
Electron Beam Melting EBM
Consiste en la deposición capa a capa de polvo metálico que se funde de manera selectiva utilizando un haz de electrones como fuente de calor. La fabricación se lleva a cabo al vacío, lo que impide que el material fundido se contamine por la exposición a una atmósfera reactiva y, por lo tanto, se produzca una oxidación del material aunque empleemos materiales con una alta afinidad al oxígeno, como puede ser el titanio. De este modo, además, se elimina la necesidad de gases inertes adicionales como en otras tecnologías.
Además, el proceso ene lugar en una cámara a alta temperatura lo que, unido a las altas temperaturas del proceso (temperaturas de hasta 1000 ° C), permite conseguir unas características excelentes para los componentes que además, no requieren tratamientos térmicos posteriores en muchos casos.
La fabricación aditiva mediante EBM comienza con la deposición de una fina capa de polvo metálico distribuida en la cámara de impresión. Entonces, un haz de electrones enfocado por la acción de unas bobinas electromagnéticas, incide sobre la superficie del polvo metálico en varias zonas de modo simultáneo fundiendo una sección transversal del objeto. Por ello, utilizando la técnica EBM es posible la construcción de varias partes del objeto al mismo tiempo, mejorando notablemente los tiempos de impresión empleados.
Una vez finaliza esta capa, se extiende sobre ella una nueva capa de polvo metálico y, el haz de electrones repite el anterior proceso. De este modo, capa tras capa, se completa la pieza.
Una vez terminada se deja enfriar y se re ra el material sobrante, el exceso de polvo que queda sin solidificar alrededor de la pieza, que puede ser reciclado para otras impresiones. El polvo metálico empleado en el proceso EBM puede estar compuesto por una amplia gama de aleaciones, como las aleaciones de cobalto, las aleaciones de níquel o las de titanio.
