Laminas y Aceros

Anteriormente en el Blog titulado: "¿Qué es la Manufactura Aditiva?" se habló de como la industria debe mantener el ritmo de innovación en los procesos de manufactura y cómo la manufactura aditiva ha ganado popularidad debido a su flexibilidad y eficiencia.

También definimos el concepto de Manufactura Aditiva y mencionamos sus ventajas principales frente a los procesos de producción tradicionales. Además se hizo mención de los siete grandes grupos en que se clasifican todas las tecnologías AM de acuerdo con las normas ISO/ASTM.

En este blog hablaremos de cada una de estas familias, describiendo las tecnologías que engloba cada una acompañada de una descripción generalizada de su principio de funcionamiento.

Fotopolimerización

Fotopolimerización. Fuente: 3Dnatives.

Consta de un depósito de resina líquida fotopolimeríca que es curada mediante exposición selectiva a la luz, la cual inicia el proceso de polimerización y solidifica las zonas expuestas. Este proceso goza de alta precisión y permite realizar figuras complejas con un acabado superficial suave. El material utilizado en estos procesos son resinas fotocurables UV. Dentro de esta categoría se incluyen los siguientes procesos:

SLA: Sistema de estereolitografía.

DLP: Procesamiento digital por luz.

3SP: Escaneo, giro y fotocurado selectivo.

CLIP: Interfaz de producción líquida continua.

Fusión de lecho de polvo

Sinterización Selectiva por Láser. Fuente:  all3dp.com

Consiste generalmente un depósito de materiales en forma de polvo, estos materiales son selectivamente consolidados al fundirlos juntos empleando una fuente de calor, como un láser o un rayo de electrones. El polvo que no se funde, rodea la pieza y funge como material de soporte para características adicionales. Entre sus características permite la fabricación de formas complejas, además contempla un amplio rango de materiales como plásticos, metales, cerámicos y arena. Esta categoría contempla los siguientes procesos:

SLS: Sinterización selectiva por láser.

DMLS: Sinterización directa de metal por láser.

EBM: Fusión por rayo de electrones.

SHS: Sinterización selectiva por calor.

MJF: Multi-Jet Fusion.

Inyección de aglutinante (Binder Jetting)

Inyectores de aglutinante de máquina ExOne. Fuente: ExOne.com

Una serie de agentes líquidos de unión (como una suerte de “pegamentos”) son selectivamente aplicados en finas capas de material en polvo para ir construyendo piezas capa por capa. Los aglutinantes contienen materiales orgánicos e inorgánicos. Además, por lo general las piezas metálicas o cerámicas son llevadas a un horno luego de ser impresas. Este método permite la impresión a color, además que maneja un amplio rango de materiales como plásticos en polvo, metales, cerámicas, vidrio y arena. Los procesos considerados en esta categoría son:

3DP

ExOne

VoxelJet

Inyección de Material (Material Jetting)

Máquina PolyJet de injección de material. Fuente: all3dp.com

Consiste en un inyector que deposita gotas de material, capa por capa hasta fabricar la pieza. En algunos casos el inyector aplica también chorros de resina fotocurable y curado con rayos UV, así como chorros de materiales fundidos que luego se solidifican a temperatura ambiente. Permite la impresión de piezas a todo color y permite la incorporación de varios materiales en una misma pieza sin embargo, los materiales se ven limitados a polímeros, fotopolímeros y ceras. En esta categoría se agrupan los siguientes procesos:

Polyjet.

SCP: Impresión de curvatura suave.

MJM: Multi-Jet Modelling Projet

Laminación de hojas

Funcionamiento del proceso LOM. Fuente: custompart.net

En este método, láminas de material son apiladas y laminadas en conjunto para formar un objeto. El proceso de laminación puede ser adhesivo o químico, soldadura ultrasónica o soldadura de bronce según el material que se está laminando. Posteriormente las zonas que no se necesitan son cortadas, capa por capa y eliminadas luego de que el objeto está concluido. Permite combinaciones de foil de metal incluyendo componentes embebidos y los costos son relativamente bajos. Se suele utilizar con papel, láminas de plástico y metal foil. Esta categoría contempla los siguientes procesos:

LOM: Manufactura de objetos laminados.

SDL: Laminación por deposición selectiva.

UAM: Manufactura aditiva ultrasónica.

Extrusión de Material

Impresión 3D por FDM. Fuente: 3dnatives.com

En estos procesos el material es extruído a través de un cabezal, y se va colocando capa por capa hasta finalizar la pieza. Debido a su bajo costo y portabilidad es de los sistemas mayormente utilizados en escuelas y oficinas, además permite la impresión en una gran variedad de colores y el producto final posee buenas propiedades estructurales. Los materiales empleados son filamentos termoplásticos y pellets (FFF) así como líquidos especiales en jeringas . Dentro de esta categoría se incluyen los siguientes procesos:

FFF: Fabricación por filamento fundido.

FDM:  Modelado por deposición fundida.

Deposición Directa de Energía (DED)

Máquina de impresión DED. Fuente: 3dprintingindustry.com

En esta categoría, materiales en forma de polvo o alambre son alimentados en una superficie donde se van adhiriendo mediante una fuente de energía como un rayo láser o un haz de electrones. Se puede decir que es una forma de soldadura. Una de sus principales características es que no tiene limitaciones de dirección o ejes, además que es efectivo para reparaciones o adiciones de material y se pueden trabajar múltiples materiales en una sola pieza. No obstante, los materiales con los que trabaja se limitan a metales (en polvo o alambre) y cerámicos.Esta categoría incluye las siguientes tecnologías:

LMD: Deposición de Metal por Láser

DMD: Deposición Directa de Metal

LENS: Laser Engineered Net Shaping

En conclusión, existe una gran cantidad de sistemas de Manufactura Aditiva y cada uno de estos sistemas responde a necesidades específicas de la industria. Además, las aplicaciones de la MA son casi ilimitadas gracias a que son sistemas altamente flexibles, y combinados con su contraparte, es decir los sistemas sustractivos se puede manufacturar prácticamente cualquier cosa que la imaginación conciba.

Otros Links: Láminas y Aceros
Fuentes: 3DCADPortal, Tecma, TWI-Global, ISO.