Panorama de tecnologías de Fabricación Aditiva

A continuación compartimos un estracto traducido del artículo

Additive Manufacturing 101

Defining your options for rapid manufacturing.

by Pamela J. Waterman | Published November 1, 2010 en  Desktop Engeneering.

Si bien el material tiene ya algunos años, consideramos que contiene una buena descripción de las distintas tecnologías.

El ABC de los sistemas AM
Observando los diversos sistemas de Fabricación Aditiva (hardware, software de control y materiales), usted encontrará que las diferencias básicas radican en la velocidad, la precisión y los posibles materiales, que afectan a los costes de uso tanto inicial como a largo plazo. Algunos sistemas son más apropiados para la fabricación de altos volúmenes, otros para la producción en proveedores de servicios de prototipado, y otros más para el prototipado en ambientes de oficina, sin embargo, pero no siempre la definición de estos ámbitos es neta. Asegúrese de preguntar acerca de la reutilización de materiales, calidad de la superficie conforme a obra, los pasos opcionales (o necesarios) de acabado, y propiedades como la estabilidad térmica y resistencia química.

Añade a estas opciones la posibilidad de construir o utilizar equipos de muy bajo costo y verás que vale la pena ser un consumidor informado.

La impresión 3D es un término general para la fabricación aditiva, ya que presenta una visión de fácil comprensión de la transición de las copias en papel a los modelos sólidos. Hace una década se refería a un proceso licenciado por el MIT para cinco fabricantes diferentes, dos de los cuales aún existen con una fuerte presencia en el mercado: Z Corporation y Exone. El proceso de impresión 3D utiliza un cabezal de impresión de inyección de tinta 2D estándar para rociar líquidos aglutinantes propietarios sobre materiales en polvo, generando el endurecimiento de las capas de un modelo CAD 3D.

ZCorp (hoy 3DSystems, ndt) ofrece dos materiales compuestos: uno a base de yeso y otro a base de celulosa. El material a base de celulosa se ​​adapta a la infiltración con un elastómero para crear partes similares a la goma. Exone crea tanto partes en metal (en acero inoxidable infiltrado con bronce u oro) como machos de arena y moldes para fundición de metales.

Aditivo Manufacturing 101
Pala de turbina totalmente detallada creado a partir de hojas de plástico PVC, laminado en un sistema SD300 Pro LOM desde Solido3D.com. Imagen cortesía Solido3D.com.

Chorro de aerosol , de Optomec, difiere de los procesos de inyección de tinta. El sistema deposita de manera precisa, formulaciones de fluidos y nanomateriales, generando patrones electrónicos, estructurales y biológicos en casi cualquier sustrato. Utiliza un enfoque aerodinámico para depositar materiales atomizados, que pueden ser opcionalmente post-tratados con un láser u otros métodos de sinterización.

Procesamiento de Luz Digital (DLP), un proceso de Texas Instruments, es la tecnología detrás de la línea de equipos de fabricación aditiva  de Envisiontec (ZCorp -hoy 3DSystems, ndt-  también comercializa un sistema DLP basado en un acuerdo OEM con Envisiontec). Este método utiliza una serie de micro-espejos para reflejar la luz (UV) proyectada en máscaras creadas desde el archivo CAD para solidificar las capas en diversos fotopolímeros.

Deposición directa de metal (DMD) describe el enfoque de que el Grupo de POM desarrolló para crear y también reparar piezas metálicas fabricadas en acero para moldes, titanio, Inconel y otras aleaciones. Un sistema cuenta con una cámara de vacío para el proceso de aleación especial, fabricación de metales completamente densos “desde cero” con polvo metálico y un láser enfocado. Otro sistema está configurado como un brazo robótico portátil que lleva la máquina a la parte para la reparación en el taller, del herramental.  Diferentes metales se pueden combinar según sea necesario.

Sinterizado directo de metal por láser (DMLS) de EOS produce piezas hechas de metales. Otros sistemas EOS utilizan sinterizado por láser selectivo (SLS) para producir piezas a partir de polímeros de plástico o de arena, dependiendo del modelo. La tecnología funde material en polvo por medio de un láser generando piezas sin porosidad. Software de control de procesos especiales y otras funciones de control de calidad permiten a estos sistemas procesar incluso los llamados “metales inestables”, particularmente aquellos con aplicaciones de alta temperatura.

Drop-on-Demand (DoD) describe el proceso de fabricación aditiva de Solidscape para crear modelos de fundición altamente detallados para la joyería y la industria dental. Funciona rociando material de cera caliente (partiendo de la forma granular) a través de los cabezales de impresión, al igual que con las impresoras de inyección de tinta en 2D. Hay dos tipos de cera: una para la construcción y otra para soporte.

Electron Beam Melting (EBM) representa otro enfoque para la creación de piezas de metal totalmente densas por capas de fusión de polvo.Este proceso, desarrollado por Arcam, emplea una tecnología de MultiBeam que utiliza una electrónica de deflexión rápida (en lugar de la óptica y partes mecánicas en movimiento) para fundir el polvo simultáneamente en múltiples lugares. Una secuencia de escaneos calienta inicialmente la región a una cierta temperatura específica para cada aleación, a continuación, se funden los contornos de la pieza y por último se funde la mayor parte del material.

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Una intrincada pantalla de una lámpara colgante, hecho por sinterización selectiva por láser (SLS) en equipos de 3D Systems  . Imagen cortesía de Freedom of Creation.

Modelado por deposición fundida (FDM) es el término para la tecnología de Stratasys. Consiste en calientar y extruir un filamento de diámetro fino de material termoplástico yque se deposita poco a poco junto con las estructuras de apoyo necesarias. El material de soporte se puede disolver en una solución a base de agua. Los materiales de construcción disponibles son varios tipos de ABS, policarbonatos y polifenilsulfona.

Film Transfer imaging (FTI) produce piezas de plástico duro en la impresora  VFlash personal 3D de 3D Systems, reticulando una capa completa a la vez. Este modelador de escritorio opera con un cartucho reciclable de un sólo uso que contiene el material de construcción y partes tales como bombas, dispensadores medidos, recubridores y transportadores.

Consolidación Laser (LC) se refiere al proceso para metal directo con forma reticular desarrollado por el Integrated Manufacturing Technologies Institute del National Research Council (NRC) de Canadá (actualmente comercializados a través de Accufusion). La tecnología LC adhiere aleaciones de alta resistencia a los bordes u otras zonas de piezas de metal de bajo costo y herramientas, permitiendo la reducción de la cantidad y el costo de uso de las aleación para la producción y para reparación de partes.

Laser engineered net shaping (LENS) sistema de Optomec que utiliza un láser de alta potencia para fundir metales en polvo en estructuras totalmente densas en 3 dimensiones. Los sistemas LENS pueden procesar una amplia variedad de metales, incluyendo titanio, superaleaciones a base de níquel, aceros inoxidables y aceros para herramientas.

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Modelos deprecisión de joyas de para fusión a cera perdida directa a presión, hechos en un equipo de Envisiontec, Aureus Perfactory . La precisión y nivel de detalle de este proceso hacen que sea ideal para los ajustes tipo micro pavé o ajustes invisibles. Imagen cortesía Envisiontec.

Laminated object manufacturing (LOM) es una terminología general para la construcción de partes mediante hojas planas de material apiladas pegadas entre si. Las hojas son cortadas por un láser o una cuchilla con la forma de cada sección luego de ser encoladas entre si. Anteriormente utilizado por Helisys actualmente desaparecida, la tecnología LOM (o simplemente “fabricación por capas”) es utilizada por dos empresas actuales.

El sistema de laminado de Solido  adhiere láminas de plástico transparente (PVC) o de color con pegamento en donde deseado y “anti-pegamento” donde no deseado, lo que simplifica el pelado manual del material de descarte. Un sistema LOM de muy bajo costo es Matrix de MCOR Technologies que utiliza papel como material de construcción. Este equipo construye modelos conceptuales utilizando hojas de papel estándar de fotocopiadora, incluso papel ya impreso.

MultiJet  Modeling (MJM) es la tecnología base de la de ProJet de equipos de 3D ​​Systems. Con un concepto similar al de las impresoras de chorro de tinta 2D, los sistemas de fabricación compactos MJM crean piezas de alta definición para fundición a cera perdida por “chorro” usando plásticos diversos, ceras y materiales de soporte.

Micro Light Build (MLB) este sistema ha sido introducido por el fabricante del materiales Huntsman Advanced Materials. Este sistema usa la tecnología de MicroLightSwitch basado en un sistema microelectrónico mecánico (MEMS) de encofrado. Este enfoque de fabricación aditiva permite una mayor superficie de resina curable por radiación al ser expuesta selectivamente a la vez, con luz UV convencional en lugar de un haz de láser enfocado.

Metal Printing Process (MPP) es el nombre de un método de producción en desarrollo en el instituto de investigación SINTEF, Reino Unido / Noruega . Se vale de un foto receptor electroestático (xerográfico) que atrae polvo de material construcción y material de soporte para crear cada capa del modelo CAD. El material se transfiere de un rodillo a un sistema de punzón / consolidación donde cada capa se sinteriza con presión y calor.

PolyJet  de Objet Geometries utiliza la deposición por chorro de un fotopolímero líquido en base acrílica a travéz de boquillas finas, siguiendo el patrón CAD, curando cada capa con luz UV. No es necesario un  proceso de post-curado, y la estructura de soporte (un material de tipo gel) se elimina fácilmente con la mano o con agua. Este es el único sistema que construye partes que incorporan múltiples materiales distintos (transparente, duro, goma, etc) en la misma construcción, a través de múltiples cabezales de chorro de impresión.

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Un colgante de metal realizado en un sistema de sinterizado directo de metal por láser EOS (DMLS). Imagen cortesía de EOS.

Estereolitografía (SLA) se refiere al proceso de fabricación aditiva original, de alta resolución desarrollado por 3D Systems. Produce piezas de excelente acabado usando fotopolímero líquido solidificado con un láser UV de alta definición. Existe más de una docena de opciones de materiales transparentes u opacos para crear piezas con propiedades similares a plásticos como ABS y policarbonato, materiales compuestos de cerámica y / o de alta resistencia térmica.

Fusión selectiva por láser (SLM) describe el proceso tomado por MTT Tecnologies que utiliza un láser para fundir y fusionar piezas en metal. Los materiales incluyen acero para herramientas, aluminio, Inconel, aleación de oro, titanio y cromo cobalto.

Sinterizado selectivo por láser (SLS) utiliza un láser para calentar y fundir material en polvo. El proceso, de 3D Systems, se puede aplicar a diversos plásticos, polímeros con cargas de vidrio, metales, aleaciones, cerámicas y arena verde, para producir partes duras, flexibles, totalmente densas o incluso retardantes de llama.

Máscara de sinterización selectiva (SMS) es otro proceso que sinteriza material termoplástico en polvo . Este enfoque utiliza un láser de IR para solidificar polvo a través de una serie de máscaras físicas. Las máscaras se generan sobre la marcha a partir de un rollo de material y permiten la exposición de una capa completa por vez. Sintermask Technologies es el proveedor.

Consolidación ultrasónica (UC) es quizás el más inusual de los procesos de fabricación de aditivos. Desarrollado por Solidica como una forma de integrar sensores, circuitos de diagnosis y otros elementos electrónicos en los contenedores de metal resistente, la UC utiliza ondas sonoras para fusionar capas de metal de un rollo de hoja estrecha. La combinación de soldadura y mecanizado para cada capa crea piezas totalmente densas con uniones metalúrgicas y trabaja con una variedad de metales.

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