Impresión 3d es uno de los principales procesos de fabricación, también conocido como proceso aditivo, paradoja del mecanizado CNC, un proceso sustractivo. Habiendo persistido el estereotipo de ser simplemente un "prototipo", la impresión 3D industrial ha surgido como un proceso de fabricación adecuado. Se trata principalmente de la fabricación industrial de varios productos, como los soportes de cabina del Airbus A350, el reemplazo de la caja torácica, las boquillas de combustible para el motor de salto de General Electric, la carcasa del indicador de alimentación LED para robots y los audífonos explícitos para pacientes.
Reglas fundamentales de la impresión 3D industrial
La impresión 3D ha sido el proceso más famoso y confiable para preparar prototipos utilizados para garantizar la validez 100% del producto deseado. Pero ahora, el proceso de creación de prototipos va mucho más allá del concepto limitado de creación de prototipos. Se ha convertido en un proceso de fabricación adecuado que ofrece la máxima comodidad para producir productos de bajo volumen, especialmente donde no se justifican los moldes de inyección. Mientras tanto, la creación de prototipos puede considerar mejor la complejidad de la pieza que el mecanizado. Entonces, aquí discutiremos las reglas fundamentales y la información para la impresión 3D industrial.
1. Tecnología
Por lo general, implica tres procesos de fabricación aditiva como estereolitografía (SLA), sinterización directa de metal por láser (DMLS), y sinterización selectiva por láser (SLS). Todas estas tecnologías se especifican a la naturaleza de su trabajo. Por ejemplo, DMLS es muy adecuado para aplicaciones de uso final. De la misma manera, SLS y SLA también son completamente efectivos contra diferentes aplicaciones, incluidas piezas de uso final de bajo volumen y procesos centrados en prototipos.
2. Selección de Material
Al crear prototipos de diferentes piezas, hay disponibles alrededor de dos docenas de resinas y polvos imprimibles en 3D que poseen las cualidades requeridas por varios componentes mecánicos y eléctricos. Muchas piezas de uso final se pueden fabricar a partir de nailon reforzado con fibra de vidrio o cromo cobalto, lo que implica costos más bajos y una mayor durabilidad.
3. Consideraciones importantes para el diseño
A veces, puede haber una diferencia mínima entre un diseño de prototipo y un modelo que posee la capacidad de servir durante años. Aquí viene el poder real de la impresión 3D, que elimina esa pequeña diferencia con el prototipo y lo convierte en un diseño funcional adecuado con diseño complejo y formas orgánicas. Sin embargo, esta gran flexibilidad ciertamente no es posible con los procesos de fabricación convencionales, como el mecanizado CNC y el moldeo por inyección.
4. Cantidad de la Producción
Determinar la cantidad de producción es una parte esencial del proceso de diseño. Técnicamente, la impresión 3D solo es adecuada para la producción de bajo volumen, lo que requiere conocer la cantidad exacta requerida para los productos de uso final. Sin embargo, es un hecho que las piezas impresas en 3D son las más rentables si se comparan con métodos de fabricación alternativos.
Decisiones relativas a la sinterización directa por láser de metales
Ya sea DMLS o cualquier otro proceso, la elección depende del material y sus consecuentes propiedades. Supongamos que el material es metal como aluminio, acero inoxidable o titanio. DMLS parece una opción adecuada. Al mismo tiempo, DMLS participa en la fabricación de muchas piezas utilizadas en la industria aeroespacial y industria médica. Sobre las preocupaciones del uso de polvo metálico en DMLS, los expertos ahora están colaborando con los clientes para eliminar las lagunas que se producen al usar polvo metálico.
Además, el metal es el más adecuado para la fabricación de piezas de uso final. Sin embargo, no indica que DMLS sea un proceso completamente adecuado para fabricar esas piezas de uso final. DMLS implica el uso de un potente láser para fusionar y derretir las partículas de metal para formar la forma deseada mediante capas. Durante todo este proceso, se requiere calor extremo para derretir las partículas de metal. Este factor inicia la necesidad de usar una estructura de soporte similar a un andamio para sostener rizos y envolturas. Es probable que se eliminen una vez que se construya el proceso, lo que hace que el proceso sea menos rentable.
Selección de sinterización selectiva por láser (SLS)
La sinterización directa de metal por láser es el proceso más famoso y confiable para fabricar piezas de uso final y de bajo volumen sin ningún argumento. Pero sinterización por láser selectiva es un competidor cercano del DMLS mientras está en el segundo número. En cuanto a su proceso de trabajo, es similar a DMLS. Ambos enfoques utilizan una gran cantidad de calor para fundir el material capa por capa en un lecho de polvo para formar la forma requerida.
Como el plástico requiere una menor cantidad de calor para fundirse, las estructuras de soporte como rizos y envolturas son innecesarias. Hace que sea un proceso bastante simple utilizar todo el volumen de la cámara de construcción por completo. También simplifica diferentes procesos (preparación de piezas y Postprocesamiento) que reducen el costo total del proceso. La única restricción que enfrenta el SLS es su compatibilidad con plásticos de la familia del nylon. Por otro lado, se pueden utilizar materiales rellenos de fibra y de vidrio. A diferencia del DMLS, el SLS puede formar una capa cuyo espesor es de 0,0004 pulgadas.
Otra consideración para SLS
Cuando es necesario tener un acabado extra en la pieza fabricada con SLS, se utiliza Nylon sin relleno para desarrollar los requisitos. Por el contrario, el nailon relleno es una aplicación más adecuada para engranajes y poleas. El uso de nailon en la industria médica también es abrumador, ya que puede soportar el proceso de esterilización en autoclave. Asimismo, las piezas fabricadas con Nylon son higroscópicas y porosas, lo que las hace menos adecuadas para condiciones de humedad. Aparte de esto, el nailon se usa mucho en el moldeo por inyección. Posteriormente, Nylon en SLS ofrece una solución potencial para la fabricación de herramientas de producción que se espera que cumplan un plazo específico o que merezcan ser construidas con costos más bajos.
No subestimes la importancia de SLA
Es un hecho admitido que estereolitografía ha sido fundamental en creación rápida de prototipos. La razón detrás del éxito de SL como un proceso confiable y valioso es que ofrece piezas muy precisas y finamente producidas. No obstante, no es adecuado para la fabricación de piezas de uso final. Por lo general, en SL se utiliza una resina fotocurable, que reacciona con la luz ultravioleta si se expone a ella durante mucho tiempo. Esta exposición a la luz ultravioleta provoca el movimiento de las piezas y la degradación del material.
Pero si estos productos de uso final se encierran en un níquel relleno de cerámica liviano, se volverán tan resistentes como clavos y estables para brindar sus servicios durante muchos años.
Beneficios de los procesos de impresión 3D
Se espera que el tamaño del mercado global de la impresión 3D alcance los $62,79 mil millones para 2028. Este rápido crecimiento muestra explícitamente los beneficios integrales de los diferentes procesos asociados con la impresión 3D. Los siguientes son los beneficios significativos que ofrecen las diversas técnicas de impresión 3D:
- Proporciona creación rápida de prototipos que rápidamente trae un modelo físico del producto que viene.
- Ofrece más flexibilidad en el diseño y simplificación del montaje.
- Las piezas fabricadas con impresión 3D son en su mayoría ligeras y resistentes.
- El desperdicio es enorme en los procesos de fabricación sustractiva, pero no en la impresión 3D.
- Más rentable para la producción de piezas requeridas a bajo volumen.
Conclusión
Independientemente del proceso utilizado para la impresión 3D, el factor más importante es considerar la complejidad de la pieza. Sólo se debe elegir aquel proceso que sea conveniente para cumplir con ese nivel de complejidad. Este paso proporciona a los usuarios un potencial infinito para mejorar el producto. Dado que los expertos están interesados en explorar la impresión 3D para diferentes aplicaciones de uso final, el crecimiento de la impresión 3D y sus capacidades es inevitable.