Additive Manufacturing¿En qué consiste el proceso?
Additive Manufacturing La fabricación aditiva, o (AM), es un método innovador de producción industrial que ofrece mayor flexibilidad y eficiencia que los procesos tradicionales. A menudo confundida únicamente con la impresión 3D, la fabricación aditiva incluye esta última como uno de sus muchos pasos.
Step Lo fundamental de laAdditive Manufacturing
1. Creación del modelo CAD
CAD La etapa inicial del proceso de AM consiste en la creación de un modelo 3D mediante un programa informático (diseño asistido por ordenador). Alternativamente, el modelo 3D puede obtenerse mediante escaneado 3D.
2. 2. Preparación del archivo STL
CAD STL A continuación, el modelo se convierte en un formato estándar para la impresión: el archivo (Estereolitografía). Este formato utiliza polígonos, principalmente triángulos, para describir la superficie del objeto.
3. Ajustes de la máquina
STL slicing G-codeEl archivo se importa en un programa en , que lo convierte en , un lenguaje utilizado por las máquinas CNC (Control Numérico por Ordenador). En esta fase, se configuran los parámetros de impresión para optimizar la calidad, reducir los errores, minimizar el desperdicio de material y crear los soportes necesarios.
4. Impresión 3D
La impresión 3D se realiza con máquinas CNC de varios tipos, según el modo de impresión. Un conocimiento profundo de la máquina es esencial para una calibración precisa.
5. Post-Processing
Tras la impresión, el objeto se retira de la máquina y puede requerir un procesamiento posterior para conseguir la calidad deseada.Fused Deposition Modeling Por ejemplo, las impresiones FDM ( ) pueden requerir la retirada del material, mientras que las impresiones SLA (estereolitografía) requieren un tratamiento UV para completar la polimerización de la resina.
Tipos de Additive Manufacturing
layer Las tecnologías de fabricación aditiva difieren principalmente en el método de creación de la impresión.
Additive Manufacturing En 2010, el grupo ASTM(American Society for Testing and Materials) con el Comité F42 sobre Tecnologías de Fabricación Aditiva formuló un conjunto de normas que clasifican la gama de procesos de fabricación aditiva en 7 categorías(ASTM F2792-12a, Standard Terminology for Technologies , (Withdrawn 2015), ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012, www.astm.org):
1. Binder Jetting
Binder Jetting es un proceso de fabricación aditiva en el que un agente adhesivo líquido se deposita selectivamente sobre un lecho de polvo para unir partículas y formar capas sólidas.
Este método se utiliza para materiales como metales, arenas y cerámicas.
Binder Jetting Entre sus principales características destacan:
- Alta velocidad de producción
- Posibilidad de utilizar una amplia gama de materiales
- Baja densidad de las piezas acabadas, que requieren un tratamiento posterior para aumentar la resistencia mecánica
2. Deposición de energía dirigida (DED)
La deposición de energía dirigida (DED) utiliza una fuente de energía térmica focalizada, como un láser, un haz de electrones o un arco de plasma, para fundir los materiales a medida que se depositan.
Este proceso es especialmente útil para reparaciones y adiciones de material a componentes existentes.
Entre las ventajas de la DED se incluyen
- Posibilidad de reparar piezas dañadas
- Producción de componentes con múltiples materiales
- 2. Alta densidad y calidad del material
3. Extrusión de material
Fused Deposition Modeling La extrusión de material, comúnmente conocida como (FDM), consiste en extruir un filamento de material termoplástico a través de una boquilla calentada que deposita el material capa a capa.
Este método es uno de los más populares debido a su sencillez y bajo coste.
Entre los aspectos más destacados de la extrusión de materiales se incluyen
- Amplia disponibilidad de materiales
- Bajos costes de equipamiento y mantenimiento
- Facilidad de uso y accesibilidad
4. Chorro de material
Material Jetting deposita selectivamente gotas de material, como fotopolímeros y cera, que luego se solidifican.
Este proceso ofrece una gran precisión y un excelente acabado superficial.
Las principales características del Material Jetting son
- Alta precisión y detalles finos
- Posibilidad de utilizar varios materiales simultáneamente
- post-processing Acabado de superficie de alta calidad sin necesidad de grandes
5. Fusión de lecho de polvo
Selective Laser Sintering La fusión de lecho de polvo incluye tecnologías como (SLS) y el sinterizado directo de metales por láser (DMLS), en las que un láser o un haz de electrones funde selectivamente partículas de polvo para formar capas sólidas.
Este método es ideal para materiales metálicos y termoplásticos.
Entre las ventajas de la fusión en lecho de polvo se incluyen
- Alta densidad y resistencia mecánica de los componentes
- Libertad geométrica y complejidad de los diseños
- Aplicaciones aeroespaciales, médicas y de automoción
6. Laminación de láminas
La laminación de láminas utiliza láminas de material que se cortan y se unen para formar un objeto tridimensional.
Este proceso puede utilizar materiales como papel, polímeros y metales.
Las principales características de la laminación de láminas son
- Alta velocidad de producción
- Bajos costes de material
- Posibilidad de crear objetos de gran tamaño
7. Fotopolimerización (Fotopolimerización en cuba)
La fotopolimerización, también conocida como estereolitografía (SLA), utiliza un fotopolímero líquido en una cuba que se polimeriza selectivamente mediante luz ultravioleta.
Este método es famoso por su alta resolución y calidad superficial.
Entre las ventajas de la fotopolimerización se incluyen:
- Gran precisión y detalle
- Excelente acabado superficial
- Ideal para prototipos estéticos y modelos detallados
additive manufacturing De un artículo de 2019 publicado en Nanocomposites por el grupo "NUS Centre for Nanofibers and Nanotechnology", del Departamento de Ingeniería Mecánica, podemos recuperar una interesante revisión en [Nota1].
En concreto, la siguiente tabla enumera las diferentes tecnologías de fabricación aditiva que acabamos de ver, con los principios básicos y los métodos típicos utilizados.
Figura © https://doi.org/10.1080/20550324.2018.1558499
Ilustración de algunos procesos de fabricación aditiva:
Figura © https://doi.org/10.1080/20550324.2018.1558499
Ventajas de la fabricación aditiva
La fabricación aditiva ofrece numerosas ventajas sobre los métodos tradicionales:
1. Velocidad
La impresión 3D permite fabricar prototipos en pocas horas, lo que acelera el ciclo de desarrollo del producto.
2. Producción en una sola etapa
Reduce las restricciones de fabricación y permite la creación de objetos complejos sin herramientas específicas.
3. Reducción de costes
Ahorra en costes operativos, de materias primas y de mano de obra, especialmente para pequeños volúmenes de producción.
4. Reducción de riesgos y rechazos
Permite verificar y modificar rápidamente los diseños, reduciendo los costes y el tiempo de diseño y minimizando el desperdicio de material.
5. Personalización
Ofrece la posibilidad de producir artículos únicos o pequeñas series, cumpliendo requisitos específicos del cliente.
Conclusión
Additive Manufacturing representa una revolución en la producción industrial, ya que ofrece importantes ventajas en términos de flexibilidad, rapidez y reducción de costes. Sin embargo, es esencial evaluar cuidadosamente el caso concreto para determinar si esta tecnología es la solución más adecuada, teniendo en cuenta que en algunos casos los métodos tradicionales pueden ser preferibles.
[Nota 1 Additive manufacturing Sandeep Kranthi Kiran, Jagadeesh Babu Veluru, Sireesha Merum, A.V. Radhamani, Mukesh Doble, T. S. Sampath Kumar & Seeram Ramakrishna (2019): technologies: an overview of challenges and perspective of using electrospraying, Nanocomposites. DOI: https://doi.org/10.1080/20550324.2018.1558499
