La impresión en 3D no es nueva ni se limita a las piezas creadas a partir de plástico extruido. La impresión en 3D es mucho más práctica, y más fácil de entender que la codificación de la materia.

Fabricación mediante sustracción y suma

La mayoría de la gente está familiarizada con el concepto de fabricación sustractiva. La fabricación sustractiva es el proceso de esculpir o mecanizar un objeto deseado de una pieza central de piedra, metal, madera o cualquier otro material esculpible mediante la eliminación del material no deseado.

La fabricación aditiva se define como el depósito de un material formativo en capas sobre una superficie de construcción con el fin de crear un objeto 3D. El material puede ser papel, plástico, resina, metal y hormigón. En lugar de eliminar el material no deseado para dejar atrás el modelo deseado, la fabricación aditiva comienza en un lienzo vacío, construyendo una creación de una capa a la vez. La fabricación de aditivos no es nada nuevo.

Una era manufactura crecida en capas

El proceso de fabricación aditiva debe su existencia al ordenador. Un modelo 3D comienza su vida en un dibujo CAD. A partir de ahí, el software de corte lo convierte en perfiles finos y planos.

Cada capa de perfil es un fino modelo delgado, que traza sus dimensiones XY mientras une el medio de impresión en una forma sólida a través de algún tipo de proceso reactivo. Estas capas se fabrican una encima de la otra, formando finalmente la dimensión Z del objeto final.

Una industria en desarrollo

La fabricación de aditivos en el modelado de prototipos, permite definir digitalmente los conceptos, expresado en capas muy finas como una fracción de mm y posteriormente depositados para crear el producto acabado.

Tecnologías en abundancia

Modelado de deposición fundida (FDM). En FDM, el medio de impresión es un termoplástico. El filamento es forzado dentro de una boquilla calentada, donde se convierte en una pasta semilíquida. Esta pasta se extruye sobre una superficie de impresión a medida que la boquilla sigue una trayectoria guiada por ordenador. A medida que la pasta plástica se extruye, se endurece casi inmediatamente, dejando una base para siguiente capa.

Una vez que una capa está completa, la superficie o la boquilla se reubicará a una fracción de mm de distancia y el proceso comenzará de nuevo, fusionando una nueva capa sobre la anterior.

Ventajas y desventajas

Uno de los factores principales que hace que el modelado FDM sea tan atractivo es su precio. El bajo costo de FDM está directamente relacionado con el hecho de que la tecnología formativa es una simple boquilla calentada.

Los dispositivos FDM también son relativamente fáciles de usar y producen piezas decentes rápidamente.

  • Baja de precisión: FDM es la tecnología de fabricación de aditivos menos precisa.
  • Materiales limitados: Debido a que el FDM requiere un material que se funde y enfría, la tecnología se limita a los termoplásticos.
  • Fuerza moderada: Las impresiones FDM demuestran una resistencia decente. Esto se debe a los materiales utilizados y a la estructura interior.
  • Sensibilidad ambiental: La mayoría de las máquinas FDM están abiertas al aire.

Estereolitografía (SLA)

Es un proceso de impresión en 3D basado en un proceso llamado fotopolimerización en cuba. Funciona exponiendo un tanque de medio líquido fotosensible a un láser, que actúa como fuente de luz UV.

A medida que se completa una capa, la superficie desciende hasta la cuba y comienza la siguiente capa.

Una tecnología de impresión 3D similar es el procesamiento digital de luz (DLP), que utiliza una pantalla de proyectar en lugar de un láser.

Ventajas y desventajas

Las impresoras SLA generalmente no son baratas. Y el proceso es mucho más complicado que calentar y depositar los medios de modelado fusibles.

Debido a que la fuente de luz láser se puede enfocar muy bien, las piezas impresas SLA tienen una resolución mucho mayor que la mayoría de las otras formas de fabricación en 3D. Las piezas pequeñas y delicadas se crean rutinariamente utilizando el proceso SLA. Los modelos acabados no suelen presentar líneas de capa.

Sinterización Láser Selectiva (SLS)

Esta tecnología crea un modelo a partir de medios secos en lugar de líquidos. Con SLS, generalmente plástico y nylon, se coloca dentro de una cámara de formación, que de nuevo contiene una superficie móvil. A continuación, la temperatura de la cámara se eleva justo por debajo del punto de fusión para el medio seleccionado.

Un rayo láser dirigido al espejo dibuja un perfil del modelo deseado en el medio caliente. La energía empuja la temperatura de la superficie del medio justo por encima de su punto de fusión, haciendo que las partículas se fusionen o se sintericen.

Las variaciones de SLS incluyen la sinterización directa con láser metálico o la fusión selectiva con láser, que aplican una técnica similar a lo metales.

Ventajas y desventajas

Una ventaja distintiva de la impresión SLS sobre FDM y SLA es que puede producir piezas con una resistencia mucho mayor. El proceso SLS no requiere soportes, ya que el nivel de los medios no sinterizados aumenta con el del producto sinterizado, actuando como material de soporte para el modelo que se está fabricando. Esto significa que las estructuras complejas son generalmente mucho más fáciles de producir con SLS.

Una vez terminada la sinterización, la mayoría de los modelos SLS sólo requieren un suave chorro de arena después del proceso, similar al chorro de arena, para barrer cualquier partícula restante sin sinterizar.

El principal inconveniente es la accesibilidad. Debido a que la tecnología requiere un láser de lata potencia, las máquinas SLS son caras e inseguras para operar en un espacio menor que el de un taller.

Los proyectos terminados tienden a exhibir superficies ásperas y granuladas. Esto se puede mitigar mediante el proceso de limpieza por chorro de arena posterior a la impresión. La tecnología es una opción popular para la fabricación industrial rápida.

Un aumento de la popularidad

La fabricación de aditivos ha crecido en popularidad, tanto entre la industria como entre los aficionados.

  • Libertad creativa.
  • Control por ordenador: Un ordenador personal y el conocimiento para operarla es un requisito.
  • Software accesible: El software de CAD en 3D, un requisito costos en el pasado, está ahora disponible a bajo costo o sin costo alguno.
  • Ya no hay necesidad de poseer el software. Los sitios web alojan un entorno de diseño que es gratuito para todos los usuarios, junto con la formación para utilizarlo.
  • Ordenadores a pequeña escala.
  • Electrónica a pequeña escala: Los sistemas de accionamiento de ejes XYZ para la mayoría de las impresoras 3D son motores paso a paso.

El futuro

La fabricación de aditivos se acepta ahora como un proceso de producción legítimo. Los edificios pequeños se imprimen mediante el posicionamiento robótico de la boquilla de extrusión capa sobre capa de hormigón.

A medida que las patentes expiran y las tecnologías caen en el dominio público, los precios siguen bajando. Y a medida que avanzamos, continuarán surgiendo nuevas tecnologías.