¿Qué es la fabricación aditiva? Descubre sus procesos y aplicaciones
Fabricación aditiva: qué es, procesos y aplicaciones
¿Qué es la fabricación aditiva?: Fuente de la imagen: market-prospects.com
Si es un diseñador 3D, un aficionado a la impresión 3D o sólo alguien interesado en la impresión 3D, probablemente haya oído hablar de la fabricación aditiva. Pero ¿qué es exactamente? La fabricación aditiva es un término utilizado para describir una variedad de procesos que crean objetos añadiendo material capa por capa. Este proceso puede utilizarse para crear todo, desde prótesis sencillas hasta implantes médicos sofisticados. ¡También se ha utilizado para crear edificios enteros! Por tanto, si está buscando una manera de crear diseños 3D complejos de manera rápida y sencilla, la fabricación aditiva puede ser la opción adecuada para usted.
La técnica de fabricación aditiva crea piezas capa por capa depositante material según datos de diseño 3D informatizado. La fabricación aditiva tiene aplicaciones en una amplia gama de campos e industrias. Ya sea para crear prototipos visuales y funcionales, series pequeñas y medianas o producción en serie, y cada vez más para la producción en serie. Este método ofrece ventajas convincentes de que los métodos tradicionales no pueden igualar. El desarrollo de productos y la entrada en el mercado pueden acelerarse significativamente, y la personalización ágil del producto y la integración de funciones se pueden conseguir más rápidamente y por menos dinero. Como resultado, la fabricación aditiva permite a los principales fabricantes OEM de diversas industrias distinguirse en el mercado en lo que se refiere a las ventajas de los clientes, el potencial de reducción de costes y los objetivos de sostenibilidad.
📂 Índice de contenido
¿Cómo funciona la fabricación aditiva?
Aunque el flujo del proceso de producción varía en función de cuál de las siete tecnologías de fabricación aditiva se utiliza para generar las prendas 3D, todas siguen los mismos métodos básicos para producir el producto final.
Paso 1: haga un modelo 3D
Utilizando software de diseño asistido por ordenador (CAD) o un escáner de objetos 3D, el diseñador crea primero un modelo 3D del objeto a imprimir. Hay varios tipos de software CAD disponibles en el mercado, pero SelfCAD es lo que recomendamos. Con SelfCAD, puede crear fácilmente sus modelos 3D desde cero o utilizar los generadores de formas disponibles como modelo para sus diseños. Hay herramientas de dibujo y bocetos a mano alzada que le ayudan a dar vida a su creatividad. También hay una herramienta de imagen en 3D para ayudarle a crear formas 3D a partir de imágenes. Las herramientas de selección también son excelentes y pueden tener un papel importante en la modificación de sus diseños.
Con el software de modelado 3D adecuado, puede facilitar su proceso de fabricación aditiva. Aunque la AM puede imprimir piezas complicadas y ofrece mayor flexibilidad de diseño a los diseñadores de productos que los procesos de fabricación tradicionales, todavía existen restricciones y estándares a seguir cuando se diseñan para obtener los mejores resultados. Las guías de diseño difieren en función del tipo de tecnología de fabricación aditiva utilizada y del material escogido. Las guías de diseño para diseñar componentes están disponibles para fabricantes de equipos y proveedores de servicios de tecnología AM. Consulta los muchos tipos de tecnología AM y sus fabricantes para obtener más información.
2. Haga un archivo STL
Una vez el diseñador está satisfecho con el diseño, el usuario transforma el archivo CAD a un formato de archivo AM estándar conocido como lenguaje de teselación estándar (STL), que fue establecido por 3D Systems a finales de los años ochenta por utilizarlo en sus máquinas de estereolitografía (SLA). A continuación se explica cómo crear un archivo STL y utilizarlo para la impresión 3D. Cualquier modelo se puede guardar como archivo STL en la mayoría de herramientas CAD, incluidas SelfCAD, Inventor, SolidWorks y Catia. Por otra parte, todos los fabricantes de impresoras 3D tienen software para convertir cualquier formato CAD en un archivo STL.
Como dice el nombre, esto mostrará la forma 3D y la cortará en capas digitales. La calidad final viene determinada por el grosor de la capa, que viene determinado por el equipo y el proceso.
3. Cree un código G para su diseño
Muestra de un archivo de código G. Fuente de la imagen: Roboticsandautomationnews.com
Una vez que haya terminado con el modelado 3D, ahora es el momento de convertir su modelo 3D o archivo STL a G-Code. Un código G es un formato de archivo que comprenden las impresoras 3D. Puede obtener el código G en un cortador 3D. Las instrucciones del código G dirigen a los actuadores, como los motores, dónde deben ir, a qué velocidad deben ir y qué camino. En la mayoría de programas CAD, normalmente se debe cambiar a otro programa independiente para cortar sus diseños y obtener el código G. Pero para aquellos que utilizan SelfCAD, no es necesario cambiar a otros programas, ya que existen un cortador integrado para ayudarle a cortar sus diseños. El cortador es compatible con la mayoría de las impresoras 3D FDM. Es fácil personalizar la configuración según sus necesidades y requisitos.
¿Cuál es el proceso/Técnica de fabricación aditiva?
Los procesos de fabricación aditiva tienen varias formas y tamaños, tales como:
1. Jetting de ligante
Binder Jetting: Fuente de la imagen: engineersgarage.com
La inyección de encuadernadores utiliza un cabezal de estilo de impresora 3D que alterna capas de material en polvo al sentarse y moverse por los ejes x, yi z. Las partículas en polvo se mantienen juntas por gotas de aglutinante líquido expulsadas del cabezal de impresión. Cuando la pieza está lista, se cuece en el horno para eliminar cualquier aglutinante adicional.
2. Depósito de Energía Dirigida
Depósito de energía dirigida: Fuente de la imagen: nature.com
Para la deposición dirigida de energía se utiliza un cañón de chorro de electrones o un láser montado en un brazo de varios ejes. El material (en polvo o en forma de alambre) se deposita en la superficie del objeto mediante la boquilla. Entonces, el láser funde la sustancia. El nuevo objeto se crea en capas de material adicional y endureciéndolo. Este método de fabricación aditiva puede funcionar con diversos materiales, tales como metal, polímero y cerámica.
3. Extrusión de Materiales
Extrusión de materiales: Fuente de la imagen: researchgate.net
Éste es uno de los métodos más conocidos de fabricación aditiva. Los polímeros enrollados son forzados a través de una boquilla calentada conectada a un brazo móvil durante la extrusión del material. Las capas de polímeros calentados se depositan una tras otra en esta corriente continua. Para realizar un objeto tridimensional, las capas se mantienen juntas mediante un control de temperatura o agentes de enlace químico.
4. Fusión de un Power Bed
Fusion of a Power Bed: Fuente de la imagen: lboro.ac.uk
La fusión por láser de metales directos (DMLM), la sinterización por láser de metales directos (DMLS), la sinterización térmica selectiva (SHS), la sinterización por láser selectiva y la fusión por haz de electrones (EBM) se encuentran entre los procesos de impresión utilizados en el proceso de fabricación de aditivos de fusión en polvo (SLS). ). La fusión del lecho de polvo implica fundir y fusionar minúsculas capas de polvo de material en un área tridimensional mediante un láser, un cabezal de impresión térmica o un haz de electrones. El material en polvo suelto se elimina al final del procedimiento.
5. Laminación de láminas
Las láminas de material se enganchan para formar un único objeto, que posteriormente se corta en una escultura tridimensional.
La laminación de láminas se puede dividir en dos categorías:
La fabricación aditiva por ultrasonidos (UAM) utiliza láminas o cintas metálicas y utiliza soldadura por ultrasonidos para unirlas. Durante el proceso de soldadura, a menudo se requiere mecanizado CNC adicional y la eliminación de metal adicional. Este método de baja temperatura y baja energía puede utilizarse con varios metales, tales como acero inoxidable, titanio, cobre, acero y aluminio.
La fabricación de objetos laminados (LOM) también utiliza un proceso capa por capa, pero en vez de soldar, utiliza papel como material y adhesivo. El pegamento se utiliza para pegar cada capa de material a la anterior hasta que el componente esté completo. Este método se utiliza habitualmente para modelos visuales y estéticos, pero nunca debe utilizarse para modelos estructurales.
6. Polimerización de cuba
Polimerización de la tina: Fuente de la imagen: lboro.ac.uk
Una cuba de resina fotopolímera líquida se utiliza para crear un objeto capa por capa en fotopolimerización de cuba que dirige con precisión la luz ultravioleta (UV) hacia dónde debe ir durante el procedimiento. Cuando las moléculas de fotopolímero se exponen a longitudes de onda específicas de la luz, se unen rápidamente y se solidifican. Éste es un proceso de fabricación aditiva rápido y preciso.
7. Fabricación de Arcos de Alambre
Se utiliza un procedimiento de soldadura por arco para imprimir productos en 3D en este método de fabricación aditiva. Un brazo robótico sigue un curso predeterminado y controla ese proceso. El objeto se construye sobre una placa base y puede cortarse una vez finalizado. Las aleaciones de acero inoxidable, a base de níquel, titanio y aluminio son sólo algunos de los metales utilizados en este proceso.
¿Qué tipos de materiales son adecuados para la fabricación aditiva?
Los bioquímicos, la cerámica, los metales y los termoplásticos son sólo algunos de los materiales empleados en AM.
1. Bioquímicos
El silicio, el zinc y el fosfato de calcio se encuentran entre los productos bioquímicos utilizados en AM, y también se están investigando biotintas hechas a partir de células madre. Estos materiales se utilizan habitualmente en la industria sanitaria.
2. Cerámica
La alúmina, la circonía y el fosfato tricálcico se encuentran entre las cerámicas utilizadas en AM, así como el vidrio en polvo que se puede cocer junto con adhesivos para formar nuevos tipos de productos de vidrio.
3. Metales
El oro y la plata, el titanio y el acero inoxidable, entre otros metales y aleaciones metálicas, se utilizan en la fabricación aditiva. Estos se pueden utilizar para realizar una amplia gama de componentes metálicos, incluidas joyas y componentes aeronáuticos.
4. Termoplásticos
Los materiales AM más utilizados son los polímeros termoplásticos, que se presentan en varios tipos, cada uno con su propio conjunto de beneficios y aplicaciones. PLAN, ABS y PC, así como el alcohol polivinílico (PVA) soluble en agua, pueden dar soporte temporal antes de ser disueltos.
Ventajas de la fabricación aditiva
- Geometrías complicadas: una de las ventajas más significativas de la fabricación aditiva es su capacidad para crear geometrías complejas, puesto que AM permite la creación de piezas personalizadas con geometrías complejas.
- Creación de prototipos en poco tiempo: debido al enfoque digital, los cambios en el diseño se pueden realizar de forma rápida y eficiente.
- Se ha mejorado la resistencia y durabilidad: un único objeto se produce a partir de piezas construidas previamente a partir de muchas piezas.
- Objetos que son únicos y piezas de repuesto: cuando ya no se fabrican piezas originales, AM puede crear productos y segmentos de repuesto únicos.
- La ventaja de la fabricación aditiva es que puede crear formas muy complejas que serían difíciles o imposibles de crear con los métodos tradicionales de fabricación.
- La fabricación aditiva es mucho más rápida que los métodos de fabricación tradicionales
- Es más flexible que los métodos de fabricación tradicionales
Conclusión
De hecho, es un hecho que la fabricación aditiva es una impresionante tecnología que revoluciona todas las industrias. Se ha utilizado en el ámbito médico para crear partes del cuerpo protésicos, implantes quirúrgicos e incluso órganos. La tecnología también se utiliza para crear productos alimenticios, tales como dulces y chocolate. Conclusión: la fabricación aditiva tiene muchos usos potenciales en distintas industrias. ¡Es emocionante pensar en qué aplicaciones nuevas se desarrollarán en el futuro!
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