La impresión 3D de metales, aunque ha bajado de precio, sigue siendo cara. Esto limita el acceso a la tecnología para las pequeñas y medianas empresas. Las impresoras 3D para metales utilizan soldadura por gas inerte metálico y un microcontrolador de código abierto para fabricar piezas.

Los componentes de la impresora de metal 3D son: Un par de soporte de rodamientos, soporte del motor, carcasa del motor, soporte del eje, husillo de bolas, acoplamiento, interruptor de límite, rodamiento lineal, motor paso a paso, cilindro de poliuretano, cilindro de plástico de politetrafluoroetileno y varios sujetadores.

El objetivo es encontrar el voltaje adecuado durante la impresión en 3D que produzca una geometría relativamente buena de la pieza impresa en 3D. Hay que encontrar el valor adecuado de la velocidad para producir una buena estructura.

La porosidad de una impresión 3D ocurre cuando el voltaje es demasiado alto o demasiado bajo, y los voltajes más altos reducen el tamaño del espécimen debido al flujo excesivo del metal fundido. Hay que encontrar la mejor velocidad de impresión. Una velocidad demasiado lenta resulta una superficie áspera y una mala fusión.

Los científicos e ingenieros se han mostrado reacios a utilizar material de laboratorio impreso en 3D dentro de las salas limpias debido a las preocupaciones sobre la compatibilidad química o la generación de partículas. Pero eso está a punto de cambiar gracias a los hallazgos de recientes estudios químicos y de generación de partículas.

La impresión en 3D ha demostrado un gran potencial en los laboratorios para la fabricación de material de laboratorio personalizado a bajo coste, basado en el diseño de hardware de código abierto y materiales asequibles. La impresión en 3D basada en la fabricación de filamentos fundidos ha producido con éxito equipos científicos de alta calidad a precios asequibles.

Sin embargo, la aplicabilidad de los dispositivos impresos en 3D a las salas limpias utilizadas para el procesamiento de semiconductores no es tan sencilla. Pero han demostrado que los objetos impresos en 3D no son fuentes de contaminación notables y, por lo tanto, son tan adecuados para su uso en salas limpias como los equivalentes comerciales.

Los resultados demostraron que los plásticos impreso en 3D son materiales potenciales para los aparatos de laboratorio resistentes a los productos químicos. Mostraron que unidades impresas en 3D generan tan pocas partículas como los equivalentes comerciales. Los objetos impresos en 3D no contienen más impurezas metálicas nocivas que la procedentes de los colorantes.

La formulación química exacta de los filamentos de impresión 3D comerciales de bajo coste está patentada, por lo tanto, se desconocía la compatibilidad química de las piezas impresas. Además, nadie sabía si los productos impresos en 3D podía cumplir con los estrictos requisitos de limpieza para evitar la contaminación de las salas limpias.

Los accesorios impresos en 3D basados en los requisitos individuales del proceso tienen el potencial de mejorar el rendimiento de las salas limpias y reducir los costes de procesamiento.

Utilizaron impresoras 3D accesibles basadas en FFF como alternativas a las herramientas de polipropileno y fluoropolímeero de uso común.

Compatibilidad química

Evaluaron la compatibilidad química de los polímeros de impresión 3D con los tratamientos químicos húmedos que se utilizan habitualmente en el procesamiento de dispositivos semiconductores en salas limpias.

Los materiales de impresión en 3D considerados:

  • Ácido poliláctico
  • Politereftalato de etileno glicol
  • Copolísteres diferentes
  • Polipropileno
  • Estireno de acrilonitrilo butadieno
  • Acrilonitrilo acrilato de estireno
  • Poliamida copolímero-Nilon
  • Tereftalato de polietileno
  • Policarbonato

Mientras que muchos de los productos químicos se utilizan generalmente como soluciones diluidas, los plásticos imprimibles en 3D se sumergen en soluciones concentradas para estudiar el límite superior de su compatibilidad química. Si un plástico es compatible con una solución concentrada, lo más probable es que tolere soluciones diluidas de los mismos productos químicos durante períodos prolongados.

Los antioxidantes y plastificantes utilizados en los filamentos comerciales no afectan significativamente la resistencia química de los polímeros.

Los materiales de impresión comercial en 3D asequibles son opciones viables para fabricar material de laboratorio personalizado y resistente a los productos químicos para manipular muestras de semiconductores en las que la posible contaminación de la superficie no afecte a la funcionalidad del dispositivo.

Las herramientas personalizadas pueden reducir el riesgo de dañar la muestra durante la manipulación, ya que garantizan que dichas herramientas están hechas a medida para cada tamaño específico de muestra.

Generación de partículas

Los polímeros disponibles comercialmente y de fácil acceso se tamizan en estas 2 aplicaciones mecánicas para determinar los requisitos para prevenir el desgaste de las piezas mecánicas impresas en 3D y evitar la diseminación de partículas.

La dispersión láser se utiliza para la determinación de la densidad de partículas. El PLA y ABS son los materiales más utilizados para la impresión en 3D. Se debe tener cuidado en la selección de los materiales de impresión en 3D.