PROTOTIPOS RÁPIDOS, ¿CUÁLES SON LAS TECNOLOGÍAS MÁS DIFUNDIDAS?
El Prototipo rápido permite la
fabricación rápida de modelos físicos mediante el uso de datos del sistema de
diseño asistido por computadora (CAD) tridimensional. El Prototipo rápido, que
se usa en una amplia gama de industrias, permite a las empresas convertir de
forma rápida y eficaz ideas innovadoras en productos finales exitosos.
Las técnicas de los prototipos
rápidos ofrecen diversos beneficios,
tales como:
- Comunicación rápida y eficaz de ideas de diseño
- Validación eficaz de ajuste, forma y funcionalidad del diseño
- Mayor flexibilidad de diseño, con la capacidad de pasar rápidamente por varias iteraciones de diseño
- Menos defectos de diseño de producción y mejores productos finales
Para usar el RP como parte del
proceso industrial el cliente potencial debe ser consciente de las ventajas y
limitaciones de cada proceso y debe ajustarlo con sus requisitos. El RP puede
utilizarse en muchas fases del proceso industrial y dentro de muchas áreas comerciales
diferentes que incluyen: medicina, arquitectura y arte.
Bajo el nombre del prototipo
rápido se agrupan a una serie de tecnologías distintas de construcción de
sólidos. Todas ellas parten del corte en secciones horizontales paralelas de
piezas representadas en CAD. Estas secciones caracterizan a todas las
tecnologías del prototipo rápido, que construyen las formas sólidas a partir de
la superposición de capas horizontales.
Las tecnologías más difundidas en
la actualidad:
· SLA
(Estereolitografía).-
La primera tecnología de fabricación aditiva
desarrollada es la estereolitografía (stereolithography, SLA), Charles Hull
publicó la primera patente en 1986 y fundó la empresa 3D Systems que
comercializó su primer modelo en 1987, actualmente es una de las empresas
líderes mundiales en el mercado de fabricación aditiva. Esta técnica consiste
en fabricar piezas a partir de resinas líquidas fotosensibles. El proceso de
solidificación de la resina se realiza haciendo incidir un haz de luz láser o
ultravioleta. Este haz de luz va realizando un barrido sobre el contorno de la
pieza, el volumen total se secciona según diversos planos horizontales que
determinan las capas que debe seguir el láser en la formación de la pieza
final. Una vez producida una capa (superficie plana) el soporte donde se apoya
la pieza a realizar desciende y dicha capa es cubierta de resina líquida, este
proceso prosigue hasta concluir la fabricación.
Las piezas a elaborar en caso de tener partes en voladizo
necesitan de soportes que luego son eliminados al terminar el proceso. Esta
técnica permite realizar paredes de espesor delgado, geometrías complejas y
variadas y dependiendo de las resinas utilizadas se pueden obtener distintas
transparencias y rigideces.
· SGC.
Foto polimerización por luz UV.-
Al igual que en la estereolitografía, esta tecnología
se basa en la solidificación de una foto polímero o resina fotosensible. En la
foto polimerización, sin embargo, se irradia con una lámpara de UV de gran
potencia todos los puntos de la sección simultáneamente.
· FDM.
Deposición de hilo fundido.-
Se trata de una de las tecnologías más difundidas, utiliza materiales
como ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene, Acrilonitrilo Butadieno Estireno)
pero también pueden utilizarse otros termoplásticos.
La materia prima toma la forma de un hilo arrollado en un carretel, este
hilo se hace pasar a través de una boquilla que procede a fundirlo y extruirlo,
y lo deposita en una superficie plana según la forma de la pieza a elaborar, de
esta forma el volumen va tomando forma en altura por capas sucesivas.
Esta
tecnología necesita de soportes para elaborar piezas con partes en voladizo que
así lo requieran. El proceso suele ser
lento y la terminación superficial en general es baja comparada con otras
tecnologías.
· SLS.
Sinterización selectiva láser.-
Se deposita una capa de polvo precalentado, en una
cuba que se ha calentado a una temperatura ligeramente inferior al punto de
fusión del polvo. Seguidamente un láser CO2 sinteriza el polvo en los puntos
seleccionados por el software.
· LOM.
Fabricación por corte y laminado.-
Una hoja de papel encolado se posiciona automáticamente
sobre una plataforma y se prensa con un rodillo caliente que la adhiere a la
hoja precedente.
· DSPC.
Proyección aglutinante.-
Esta tecnología trabaja mediante la deposición de
material en polvo en capas y la posterior aglutinación selectiva de las
secciones mediante la impresión de "chorro de tinta" del material
aglutinante. Una vez obtenida, la pieza se infiltra con resina epoxi o
cianocrilato para endurecer el molde.
· Polyjet.
Deposición de Resina Fotopolímera.-
Se trata de una tecnología de fabricación aditiva,
cuyo principio de funcionamiento es similar al de inyección de tinta de las
impresoras de escritorio, la diferencia es que en lugar de inyectar tinta sobre
el papel, se inyectan capas de fotopolímeros en estado líquido para luego ser
curadas e ir formando el objeto final a elaborar.
Poseen una resolución entre capas de 16 micrones y una
precisión de hasta 0,1 mm, pudiendo realizar formas complejas y espesores de
pared finos con una amplia gama de materiales en base a las necesidades del
objeto a imprimir.
Luego de realizado el modelado 3D, un software
predetermina en forma automática la ubicación de los fotopolímeros y del
material soporte.
A continuación se procede a imprimir el modelo y el
curado de las gotas de fotopolímero líquido se realiza mediante una luz
ultravioleta. Este proceso va acumulando capas en la bandeja de impresión y de
esta forma va tomando forma física el objeto 3D modelado previamente con el
software.
En caso de existir formas en voladizo en el diseño, la
impresora inyecta material de soporte (similar a un gel) generando una
estructura auxiliar, que luego se elimina con agua. Una vez terminado el proceso y retirados los soportes el
objeto ya puede ser utilizado sin ningún curado posterior.
CONCLUSIÓN
¿QUE SÉ?
La identificación de las posibles
aplicaciones de la impresión 3D en una empresa representa una decisión
fundamental y la relación costo beneficio se vincula con el valor adicional que
pueda obtenerse tanto para el productor como para el usuario del producto.
¿QUE QUIERO SABER?
¿La eficiencia que tienen ellos
para la obtención del producto apartir de un fichero en CAD?
¿QUE APRENDI?
La adopción de una tecnología de
fabricación aditiva no es instantánea y requiere previamente de un estudio y
análisis pormenorizado de sus características. Cada una de estas tecnologías presenta
capacidades, ventajas y limitaciones diferentes según los materiales que
emplean, área de impresión del equipo, velocidad de procesamiento, calidad de
la pieza obtenida (propiedades mecánicas y dimensionales). En algunos casos
puede ser necesario un procesamiento posterior para mejorar las propiedades del
material y/o su terminación superficial.
REFERENCIAS:
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