Es probable que a día de hoy, ya estéis algo familiarizados con la impresión 3D. En cambio, una de las preguntas más frecuentes en este área es: ¿cómo y hasta qué punto es posible obtener el mayor beneficio de esta tipología de fabricación en tu empresa?
Para responder a esta y otras cuestiones de índole similar, este blog es de tu interés. Comenzaremos con una breve introducción sobre qué es y su funcionamiento, conocerás sus ventajas y desventajas, comprenderás qué tipo de material y proceso es el adecuado en función de la pieza a producir y las diversas aplicaciones más exitosas actualmente.
La impresión tridimensional es un término que lleva años en boca de muchas industrias de distintos sectores (diseño, arquitectura, odontología, etc). Comenzó como una idea innovadora pero con muchos aspectos a desarrollar y mejorar. Por ello, en las últimas décadas, dicha tecnología ha logrado popularizarse y hacerse un hueco generando un gran impacto en la industria manufacturera.
¿Qué es y cómo funciona?
La impresión 3D es un proceso de fabricación que, a través de un modelo 3D digital y su tecnología, permite la creación de objetos tridimensionales mediante la superposición de capas constantes de un determinado material. Por consiguiente, es necesario entender cómo funciona dicha tecnología para lograr una impresión óptima.
Ventajas y desventajas
Como todo proceso, tiene sus ventajas y desventajas. Es fundamental comprender las distintas particularidades que posee esta tecnología para saber cómo implementarla en vuestra empresa. Otorgarle un uso adecuado es una forma de optimizar los resultados deseados a largo plazo.
La fabricación aditiva es eficaz, acelera y simplifica los procesos, es de fácil reparación en caso de fallos de producción, abarata precios en fase de prototipado, reduce costes logísticos, permite generar formas complejas y ofrece libertad de diseño, poco desperdicio de material y es un proceso de fabricación accesible. También, se considera una alternativa sostenible ya que el material restante permite ser reciclado, reduce la obsolescencia programada (construcción de piezas para máquinas de difícil reparación) y disminuye el consumo de energía y emisiones. No obstante, pese a sus múltiples beneficios, cabe destacar algunos inconvenientes. Principalmente, los acabados son inferiores en comparación a otros tipos de tecnologías, más enfocadas a la producción en serie, como las que se mencionan en nuestro blog sobre ”producción de plástico”. Además, en sectores como alimentación y salud, se tiene que tener en cuenta el tipo de material empleado, y su compatibilidad con la tecnología a utilizar.
Materiales y tipos de procesos
Desde el inicio de la fabricación aditiva, la oferta de materiales ha ido creciendo y siendo impulsada hacia el cambio debido a la sostenibilidad. Dependiendo de las propiedades y acabados que se pretendan atribuir a la pieza podemos destacar los siguientes grupos:
Polímeros en fabricación con impresión 3D
Es el grupo más usado en esta técnica de fabricación. Se pueden diferenciar dos tipos: termoplásticos y termoendurecibles. Este último, los residuos de materia no permiten ser reutilizados ya que éstos se descomponen en vez de fundirse y no vuelven a formarse al enfriarlos. En conclusión, permanecen en un estado sólido permanente después de su curado.
Las tecnologías más comunes aplicadas a este material son:
Por deposición fundida (FDM): derrite el material del filamento y extruye el filamento depositándolo capa por capa sobre la cama de impresión. Los materiales más conocidos son: ABS, PLA, Nylon, TPU (prototipos flexibles, PVA (disolución de soportes en agua) y compuestos (fibra de carbono, de vidrio y kevlar).
Estereolitografía (SLA): proceso de fotopolimerización que, mediante un láser cura resinas líquidas termoendurecibles y las transforma en plástico endurecido. Es muy versátil y ofrece variedad de fórmulas de resina según propiedades. Cabe destacar las resinas estándar, flexibles y elásticas, médicas y odontológicas (aparatos médicos y dentales, prótesis…) y resina para joyería y cerámica (obras de arte, diseño, etc.).
Sinterizado selectivo por láser (SLS): utiliza un láser de alta potencia para fundir pequeñas partículas de polvo termoplástico. Idóneo para geometrías complejas pese a su acabado ligeramente rugoso.
Metales en fabricación con impresión 3D
(Titanio, acero inoxidable, aluminio, aleaciones de níquel) es una tecnología considerablemente más cara y que requiere inversiones elevadas y formación de personal técnico mucho más especializado. Esto dificulta el acceso a esta maquinaria para empresas pequeñas, aunque siempre existe la posibilidad de contratar servicios externos de fabricación. Las tecnologías más comunes aplicadas a este material son: FDM (eliminación del aglutinante mediante horno), SLM y DMLS (funden partículas de polvo de metal).
Cerámicos en fabricación con impresión 3D
Utilizan como materia prima una sustancia mineral, como arena o arcilla, que dependiendo de su composición y de los aditivos pueden ser de tipo estructural, técnico, refractario, etc. La selección de la misma dependerá del uso otorgado. Al mismo tiempo, con independencia de la elección de la materia, todas cuentan con la posibilidad de dotar a la pieza de grandes propiedades mecánicas y geometrías de alta resolución. Sin embargo, no es una técnica tan asentada como las explicadas anteriormente.
De igual modo, existen diferentes métodos conocidos como:
SLA: proceso similar al que se aplica para polímeros. Requiere de postprocesado.
DLP: método que, en vez de utilizar láser, emplea un proyector de video. Consigue cubrir más parte del área a una mayor velocidad.
Binder Jetting: manera de fabricación a través de polvos cerámicos ligados mediante un aglutinante, los cuales se solidifican sobre una cama de polvo.
Liquid Deposition Modeling (LDM): técnica similar a FDM. Se diferencia porque cambia el material y, además, los extrusores están adaptados al mismo.
Por ende, la variedad de materiales y adaptaciones de la tecnología en este ámbito ha ido creciendo exponencialmente dando lugar a la experimentación con otros no tan comunes como los antedichos. Por ello, a continuación, queremos hacer referencia a empresas innovadoras y así, mostraros cómo es posible la producción y lograr aportaros una visión más global acerca de cómo podéis implementar esta metodología en la elaboración de productos de vuestros proyectos.
Producción con impresoras 3D
Emerging Objects es una empresa estadounidense que, a través de la puesta en práctica de la creatividad en la fabricación aditiva, ha conseguido destacar en el mundo de la arquitectura y construcción generando entornos para este siglo XXI.
Saltygloo: A finales de 2013, la corporación americana exhibió en el Museo de Artesanía y Diseño este experimento. Consiste en un proceso de una duración de 5 años que utiliza la sal cosechada en los estanques de cristalización de la bahía de San Francisco. La materia resultante para la impresión 3D, es una composición del “colado salado” junto a un pegamento.
El juegos té de Utah: set innovador impreso tridimensionalmente con té.
ColorFabb es una empresa holandesa que desarrolló filamentos de fibras de madera mezclados con PLA/PHA para conseguir acabados de calidad y “naturales”. Se conocen con el nombre deBambooFill, CorkFill y WoodFill y, con ellos se pueden fabricar figuras, muebles o productos de decoración.
La empresa holandesa MX3D fue la encargada del diseño y construcción del puente de acero (6.000 kg) impreso en 3D situado en el Barrio Rojo de Ámsterdam. Fue construido con el objetivo de solventar el tránsito de peatones y ciclistas permanente durante dos años mientras se renueva la antigua pasarela. Dicha estructura tardó medio año en construirse gracias a 4 robots industriales.
El proyecto “Milestone” se pudo llevar a cabo gracias a una colaboración conjunta entre la ciudad de Eindhoven, Eindhoven University of Technology, Van Wijnen, Vesteda, Weber Beamix y Witteveen + Bos. Su finalidad es construir cinco casas de hormigón de manera ergonómica, sostenible, ligera y silenciosa mediante la impresión en 3D. De este modo, se convierte en el primer plan de vivienda comercial aplicando esta tecnología. Les permite obtener un diseño atemporal con libertad de formas fusionando 2 conceptos: naturaleza y construcción.
Los diseños del jóven holandés Olivier van Herpt, tratan de amalgamar el mundo digital y analógico para construir nuevos métodos y medios de producción. Entre los más destacados, observamos su proyecto titulado Goteo 3D inspirándose en cómo se crean las estalagmitas y estalactitas a través del calentamiento monitoreado por ordenador y el lagrimeo aleatorio de parafina. La pieza gira debajo de la extrusora mientras un ventilador enfría el material.
Las Adidas 4DFWD (2022)son otro de los grandes logros de la conocida marca deportiva Adidas en colaboración con Carbon’s Digital Light Synthesis. En este caso, hablamos de las zapatillas más futuristas y avanzadas del mercado.
Poseen la entresuela impresa en 3D y, gracias a este diseño de estructuras reticulares, se consigue ofrecer al corredor comodidad y eficacia en la carrera ya que proporciona mayor amortiguación en comparación a otros modelos del mercado. Asimismo, la entresuela innovadora perfecciona el trote del usuario al aprovechar la energía vertical y transformarla en fuerza horizontal.
Por último, la compañía estadounidense Align Technology, especializada en ortodoncia mediante fabricación aditiva, ha alcanzado la producción en masa de los alineadores Invisalign. Obviamente, cada férula y molde son personalizados según la anatomía bucodental del usuario. Toda esta revolución, les ha convertido en líderes en el sector dental.
La implementación de la impresión 3D en el diseño y desarrollo para productos de tu empresa es un proceso que te permitirá ahorrar tiempo en la fase de desarrollo. No obstante, requiere de conocimiento para potenciar y aprovechar al máximo los beneficios que provee dicha tecnología.
Si tienes alguna duda, no dudes en contactarnos. Desde Trem estamos deseando que nos cuentes tu idea para escucharte, guiarte y ayudarte en el desarrollo de tu proyecto y lograr un resultado exitoso.