Los materiales y las tecnologías más importantes de impresión 3D que necesitas conocer

Si crees que todas las impresoras 3D utilizan filamento y además los términos como “estereolitografía”, “sinterización láser” e “impresión PolyJet” te causan dolor de cabeza, entonces este artículo es para ti. En este post, te daremos una visión general de las tecnologías de impresión 3D esenciales y de los materiales de impresión 3D que se utilizan actualmente a nivel industrial.

Impresión 3D con filamento

Las impresoras domésticas suelen trabajar con filamento de plástico. La tecnología que hay detrás se refiere a menudo como “fabricación con filamento fundido” (FFF). En nuestra fábrica de impresión 3D tenemos máquinas, de grado industrial, más profesionales: las impresoras de filamento utilizan una tecnología denominada “modelado por deposición fundida” (FDM) .

En una impresora de FDM, un filamento de plástico es alimentado por una bobina a una boquilla donde se funde el material y ‘dibuja’ en la plataforma, donde se endurece de nuevo inmediatamente. La boquilla se mueve para colocar el material en el lugar correcto para construir tu modelo capa por capa. Cuando se dibuja una capa, la plataforma se desplaza una capa para que la impresora pueda comenzar con la siguiente capa. ¿Parece similar a una impresora doméstica? ¡Sigue leyendo!

Aquí está la mejor parte: A diferencia de las impresoras domésticas, nuestras máquinas FDM utilizan realmente un segundo filamento que se utiliza para la construcción de material de soporte. Dado que el material utilizado para construir el modelo no puede ser depositado en el aire (por ejemplo, para piezas que sobresalen, como voladizos), el material de soporte evita que se caiga hacia abajo. Después del proceso de impresión, el modelo se pone en un baño con jabón especial. El material de soporte se disuelve de progresivamente en este baño. Gracias a esto, tus diseños pueden ser muy complejos y pueden tener partes entrelazadas, interconexiones y partes móviles.

Un buen ejemplo del tipo de pieza se puede fabricar conel uso de esta tecnología es una llave inglesa totalmente funcional, ajustable de forma continua, impresa en una sola pieza.

Impresión ABS: funcional y resistente, pero con una superficie áspera.

El material de impresión que utilizan estas impresoras se llama ABS. Este material porporciona una impresión resistente y precisa. El ABS es muy útil para aplicaciones funcionales porque coincide con el 80% de las propiedades del plástico inyectado en producción real. Sin embargo, la calidad superficial de los modelos producidos con este material es más rugoso en comparación con otros materiales.

Impresión 3D con base de polvo

La siguiente gran familia de impresoras que tenemos no se basan en filamento sino en polvo. La sinterización láser se utiliza para crear impresiones 3D en poliamida, alumida, titanio, rubber like y madera.

Las impresiones 3D de poliamida pueden ser de varios acabados y colores diferentes.

Impresión 3D en madera. El objeto tiene partes interconectadas y no necesita ser montado.

El interior de la impresora se calienta hasta justo por debajo del punto de fusión del polvo de tu elección. La impresora luego extiende una capa increíblemente fina de este polvo. Un haz láser calienta las áreas que necesitan ser sinterizadas justo por encima del punto de fusión. Y listo: las zonas que fueron fundidas por el láser están fusionadas entre sí, mientras que el resto sigue siendo polvo suelto.

Los modelos se imprimen capa por capa con la ayuda de este haz de láser. Después de imprimir una capa, una nueva capa de polvo se extiende con un rodillo sobre la superficie. Después de que se termine el trabajo de impresión, el resultado es un gran bloque de polvo que contiene los modelos impresos (sinterizados) en su interior. Con el fin de sacar tus impresiones del bloque de polvo, tenemos que remover en la caja de polvo no sinterizado y quitar el exceso.

Excavando las piezas impresas en 3D en el polvo no sinterizado. Foto por Arthur Los de estudio Milo-Profi. Copyright de Flanders Investment & Trade.

¿Por qué es ésta una gran tecnología? ¡Porque no se necesita ninguna estructura de soporte! El polvo no sinterizado es el material de apoyo. Esto permite diseños complejos, incluso mecanismos de interconexión y piezas móviles. Echa un vistazo al siguiente video para tener una mejor idea de cómo funciona:

Otros materiales como la cerámica, multicolor, acero inoxidable y acero inoxidable de alta resolución también se basan en polvo, pero no se utiliza sinterizado láser. En lugar de ello, se utiliza un aglutinante para adherir el polvo. Nos referimos a esta tecnología como “impresión 3D a base de polvo y aglomerante”.

Sigue adelante: Llavero impreso en 3D de acero inoxidable ‘Rainbow Dash’ de Ben Scholzen

El comienzo del proceso de esta tecnología es muy similar a la sinterización por láser: un rodillo pone una fina capa de polvo sobre una plataforma. Sin embargo, en lugar de un haz láser, una cabeza de impresión especial coloca un agente de unión en puntos específicos, imprimiendo una fina capa de tu modelo que es capaz de unirse con las capas subsiguientes. Este proceso se repite una y otra vez hasta que tu modelo se completa.

Debido a que tu modelo sólo está ‘pegado’, se necesita un procesamiento posterior con esta tecnología de impresión 3D. Los pasos exactos de post-procesamiento dependen en gran medida del material: los modelos en multicolor reciben un baño de super-pegamento, las impresiones de cerámica se colocan en un horno de secado y se calientan varias veces, los objetos de acero inoxidable de alta resolución y de acero inoxidable se colocan en un horno para su fusión. Los modelos de acero inoxidable son, además, infusionados con bronce para conseguir mayor resistencia.

Impresión 3D a base de resina

Ahora estamos entrando en la tecnología que utiliza impresoras realmente grandes. Nuestras impresoras Mammoth pueden imprimir una longitud de hasta 2,1 metros (6,9 pies). Estas bestias no utilizan ni polvo, ni filamento: utilizan resina líquida. Bienvenido al mundo de estereolitografía. El proceso de estereolitografía se lleva a cabo en un gran tanque y comienza con la difusión de una capa de polímero líquido sobre una plataforma. Dado que este polímero es sensible a la luz UV, un láser UV endurece la zona que se convertirá en una capa de tu impresión 3D. El resto de la capa permanece líquida. La plataforma baja entonces y la siguiente capa se dibuja directamente encima de la anterior.

Cuando el objeto se ha completado, se eleva fuera del tanque gracias a la plataforma de apoyo – al igual que un submarino subiendo a la superficie del agua – y el exceso de líquido fluye hacia afuera. Echa un vistazo al proceso de estereolitografía en acción en el vídeo a continuación:

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre este proceso y el sinterizado por láser? Debido a que se utiliza un material líquido (y no polvo), tenemos que añadir material de soporte para las partes y piezas que sobresalen. Los soportes serán entonces retirados manualmente después que el modelo se extrae de la máquina. Esto significa que la libertad de diseño de esta tecnología es algo limitada. Las principales ventajas de los materiales impresos con estereolitografía son las superficies lisas y una gran cantidad de posibilidades de acabado y post-procesamiento.

Los materiales utilizados en este proceso de impresión incluyen Mammoth Resin, resina transparente, resina gris, y resina estándar . Todos ellos cuentan con superficies lisas y de alta calidad. Otras ventajas: la resina Mammoth se pueden imprimir en tamaño extra grande, la resina transparente viene con un aspecto cristalino en diferentes colores y la resina gris y resina estándar tienen un precio asequible.

Suave y transparente: resina transparente impresa en 3D

Otra tecnología basada en resina es la Tecnología PolyJet. Funciona mediante chorro de resina en capas ultra-finas sobre una bandeja de construcción hasta que se completa el modelo. Cada capa se endurece por luz UV inmediatamente después de ser depositada, produciendo modelos completamente fraguados que pueden ser manipulados y utilizados inmediatamente.

Dado que esta tecnología produce un alto nivel de detalle, lo llamamos Resina-alto detalle. Sin embargo, el tamaño máximo de la impresión está limitada a 10cm x 10cm x 10cm.

Impresión 3D con Cera Perdida y Molde

Finalmente hemos llegado a la última tecnología. Para la creación de piezas de oro, plata, bronce y latón, utilizamos la impresión 3D con cera perdida y molde. Esta tecnología se basa en tecnología de impresión 3D moderna, así como fundición de metal tradicional.

Anillo “Frog” Anillo de Peter Donders – creado en latón bañado en oro.

Todo comienza por la impresión 3D de tu modelo en cera. Este paso es un tipo de estereolitografía que utiliza una resina similar a la cera. Las estructuras de soporte se imprimen junto con el modelo para asegurarse de que no se desmorona. Estas estructuras de soporte se generan automáticamente y se retiran manualmente después del proceso de impresión. A continuación, uno o más conductos de cera se añadirán a tu modelo. Posteriormente, tu modelo se une por el conducto a un ‘árbol’ de cera, junto con otros modelos. El árbol se coloca entonces en un matraz y se cubre con un yeso fino. Cuando el yeso se solidifica, se forma el molde que se usará para la fundición del metal. El molde de yeso se pone entonces en un horno y se calienta durante varias horas hasta el punto que la cera se consume completamente.

Entonces, el metal fundido se vierte para llenar las cavidades dejadas por la cera. Una vez que el metal se ha enfriado y solidificado, el molde de yeso se rompe y los modelos de metal se eliminan manualmente. Por último, el modelo que se prepara y se pule para deshacerse de las rebabas. Se puede pulir, abrillantar o pulir con chorro de arena para crear el acabado deseado. ¡Es tan genial que la innovadora tecnología de impresión 3D se combina con la antigua técnica de la fundición de metal!

Esto implica, sin embargo, que los diseños complicados como una “bola dentro de una bola” o eslabones de cadenas no se pueden realizar con este procedimiento. Pero la ventaja es que el producto final tendrá la mejor calidad: la superficie lisa y la resistencia, el tacto y el aspecto de un metal precioso (por ejemplo, un anillo de plata o un colgante de oro) es exactamente lo que un cliente espera.

Por qué importa el conocimiento sobre la tecnología de impresión 3D

Todas estas diferentes tecnologías puede parecer confusas, pero lo importante a tener en cuenta es que: no podemos asumir que el acero inoxidable y la plata tengan requerimientos similares, simplemente porque son ambos metales. Ya que se imprimen utilizando diferentes tecnologías (sinterización láser y cera perdida-molde) y por lo tanto algunas características de diseño diferirán. Conociendo los antecedentes acerca de cómo funcionan estas tecnologías de impresión 3D te ayudará a diseñar mejores modelos. Te permitirá entender por qué algunos diseños específicos pueden ser imprimibles en algunos materiales, pero no en otros.

Esto también significa que los materiales que utilizan la misma tecnología, tales como oro, plata, bronce y latón (cera perdida-molde) son más tendentes compartir requisitos de diseño similares. Para obtener más información sobre este tema, simplemente visita nuestras páginas sobre materiales. Además, ten en cuenta que con el uso de diferentes impresoras y tecnologías de impresión, los tamaños de impresión máximos difieren. Puedes encontrar una visión general aquí.

Las impresoras que presentamos en este artículo requieren mucha inversión y no son nada económicas para los consumidores particulares y pequeñas empresas. Sin embargo, gracias a nuestro servicio de impresión en 3D online, todo el mundo puede utilizar nuestras impresoras y beneficiarse de recibir las impresiones de la mejor calidad en una gran variedad de materiales. Para cargar el archivo 3D y obtener una estimación instantánea, simplemente haz clic aquí. Si quieres aprender cómo evitar los 5 errores más comunes cuando se pasa un modelo 3D a una impresión 3D, esta entrada del blog es para ti.

 

Artículo traducido y adaptado del original de i.materialise.com: “The Most Important 3D Printing Technologies & Materials You Need to Know

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