La impresión 3D es una de las tecnologías más revolucionarias del siglo XXIst siglo, y está transformando constantemente la forma en que se crean, diseñan y construyen las cosas. Por lo tanto, no sorprende que la industria de la impresión 3D sea una de las industrias más importantes a las que deben prestar atención los minoristas de fabricación.
Sin embargo, muchos compradores pueden tener dificultades para mantenerse actualizados sobre las diversas innovaciones en la tecnología de impresión 3D. Este artículo analizará siete de las tecnologías clave que debe conocer y brindará consejos vitales para elegir el proceso de impresión adecuado.
Índice del contenido
¿Qué es la impresión 3D?
Descripción general de la industria de la impresión 3D
7 tipos de tecnologías de impresión 3D
Cómo seleccionar el proceso de impresión 3D adecuado
Conclusión
¿Qué es la impresión 3D?
La impresión 3D es parte de un proceso conocido como fabricación aditiva, donde se crea un objeto agregando un material capa por capa. Si bien este proceso se utiliza en la industria manufacturera a gran escala para crear piezas de automóviles o componentes de motores de aviones, también se puede utilizar en el hogar o para uso comercial utilizando tecnología de pequeña escala. impresoras 3D.
El primer paso en la impresión 3D consiste en crear un plano del objeto que se va a imprimir. Una vez que un usuario tiene un diseño 3D, lo envía a una impresora que recibe los datos, pasa el material a través de un tubo, lo funde y lo deposita en una placa donde se enfría instantáneamente. El objeto 3D se crea mediante capas, ya que la impresora agregará una capa del material a la vez hasta que surja una estructura completamente formada.
Descripción general de la industria de la impresión 3D
El mercado de la impresión 3D ha experimentado un crecimiento constante. En 2023, el mercado global alcanzó una valoración de US $ 20.67 mil millones – una cifra que se espera que aumente a 91.8 millones de dólares en 2032. Los analistas de mercado esperan que este crecimiento se produzca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 18.92%.
La irrupción de la tecnología digital está influyendo en el auge de la industria de la impresión 3D, que es ideal para la fabricación moderna. Muchos países ya han adoptado la impresión 3D, y Estados Unidos se perfila como el país que más gasta en la compra de impresoras 3D en 2023, representando más del 34% de la cuota de mercado. A medida que la demanda de tecnología de impresión 3D sigue creciendo, las empresas que obtengan las herramientas de impresión 3D adecuadas están preparadas para beneficiarse del vasto mercado.
7 tipos de tecnologías de impresión 3D
Existen varios tipos de tecnologías de impresión 3D que se utilizan prácticamente en todo el mundo. Comprender estos tipos puede ayudar a los minoristas a tomar decisiones informadas a la hora de almacenar productos y mejorar la selección de producción en función de la demanda. Incluyen lo siguiente:
1. Estereolitografía (SLA)
Estereolitografía, o SLA, es un proceso de impresión 3D que utiliza un láser para curar resina líquida y convertirla en plástico endurecido. El estéreo invertido o al revés es el sistema SLA más común.
Dependiendo de la máquina, la resina la vierte el usuario en el tanque o se dispensa automáticamente desde un cartucho.
Al comienzo de la impresión, se baja una plataforma construida sobre la resina, dejando solo una fina capa de líquido entre el área de construcción y el fondo del tanque.
Un vidrio transparente en el fondo del tanque de resina permite que los galvanómetros dirijan el láser UV, dibujando una sección transversal del modelo 3D y endureciendo selectivamente el material. La impresión se construye en sucesivas capas, cada una con un espesor inferior a 100 micras.
Una vez terminada una capa, la plataforma se baja nuevamente y el componente se retira del fondo del tanque para permitir que la resina fresca fluya por debajo.
Desarrollado originalmente en los años 80, el SLA se limitó a grandes máquinas industriales hasta hace poco. Hoy en día, la litografía de escritorio ofrece impresión 3D asequible y de alta resolución que se adapta cómodamente al espacio de trabajo del usuario.
SLA permite utilizar una amplia gama de materiales con diversas propiedades físicas. Ya sea ingeniero, diseñador de productos, escultor, joyero o dentista, existe un material para su aplicación.
2. Procesamiento de luz digital (DLP)
In procesamiento de luz digital o DLP, el proceso real de curado y fabricación del objeto 3D es el mismo que el de la impresión 3D SLA, excepto por una desviación. La estereolitografía utiliza un láser para proyectar la réplica 3D del objeto en la superficie del tanque, creando una capa encima de otra.
En el caso del procesamiento de luz digital, el láser se reemplaza por una lámpara de arco o fuente de luz. La luz se proyecta con la forma deseada sobre la superficie del polímero líquido, y el polímero líquido en particular se endurece fácilmente, lo que hace que tomar menos tiempo que el láser para formar una forma. El resultado es un proceso de impresión 3D más rápido que el SLA.
El procesamiento de luz digital utiliza diversos materiales como nailon, ABS y termoplásticos. Por tanto, es versátil. También fabrica diferentes formas mediante su impresión ascendente en alta resolución.
3. Modelado por deposición fundida (FDM)
Este proceso de impresión 3D aditiva en capas utiliza materiales termoplásticos de grado de producción para producir prototipos y piezas de uso final.
Se sabe que la tecnología produce detalles de características con precisión y tiene una excelente relación resistencia-peso. Es ideal para modelos conceptuales, prototipos funcionales, ayudas de fabricación y piezas de uso final de bajo volumen.
El proceso FDM comienza “cortando” datos CAD 3D en capas. Luego, los datos se transfieren a una máquina que construye la pieza capa por capa en una plataforma de construcción.
Se utilizan carretes finos en forma de hilo de termoplásticos y material de soporte para crear la sección transversal de cada pieza. Al igual que una pistola de pegamento termofusible, el material desenrollado se extruye lentamente a través de boquillas con doble calentamiento. Con precisión, las boquillas depositan tanto el soporte como el material de impresión 3D sobre las capas precedentes.
La boquilla de extrusión continúa moviéndose en un plano XY horizontal mientras la plataforma de construcción desciende, construyendo la pieza capa por capa. El usuario retira la pieza terminada de la plataforma de construcción y limpia su material de soporte.
Las piezas RAW FDM tienen líneas de capa visibles. Se pueden aplicar múltiples opciones de acabado, como lijado a mano, ensamblaje o pintura cosmética, para crear piezas con superficies lisas y uniformes.
Si bien las piezas FDM están construidas con termoplásticos como ABS, policarbonato y ultem, son funcionales y duraderas.
4. Sinterización selectiva por láser (SLS)
impresión SLS es una impresión láser a base de polvo que utiliza polvo como materia prima en lugar de filamento o resina. El proceso de impresión comienza bajando un depósito de polvo y llenándolo con polvo termoplástico, normalmente nailon.
Las partículas que componen el polvo son redondas, con un diámetro inferior a 100 micras y una textura suave. Esto permite que el polvo se extienda en una capa fina y densa, lo cual es importante para el éxito de una impresión SLS.
Antes de comenzar la impresión, el polvo se calienta justo por debajo de su temperatura de fusión a través de bobinas calefactoras y, en algunos casos, lámparas infrarrojas. El polvo se mantiene a esta temperatura durante toda la impresión para que al láser le resulte más fácil derretir el polvo porque se necesitará una pequeña cantidad de energía. También evita que la pieza impresa se deforme debido a los gradientes de temperatura.
Un esparcidor de polvo, como una cuchilla o un rodillo, crea una capa fina y uniforme sobre la plataforma de construcción; luego, un láser calienta selectivamente regiones del área de construcción para fundir el polvo en una geometría definida. Esta parte se repite, y cada pieza se hace más alta después de cada capa.
Debe quedar claro que si hay fallas o artefactos en el polvo, estas fallas se trasladarán directamente a la pieza, lo que resultará en propiedades mecánicas deficientes o posibles fallas de impresión. Por eso son importantes las capas suaves y uniformes.
Cuando todo va bien, el polvo no introducido recubre por completo la pieza impresa. Esto significa que el material de soporte es innecesario para la impresión SLS; Se puede imprimir cualquier geometría. La única restricción es que debe haber suficiente espacio para retirar el polvo suelto después de la impresión.
5. Fusión selectiva por láser (SLM)
El fusión selectiva por láser El proceso utiliza materiales metálicos en polvo para construir un objeto capa por capa. Se utiliza para crear objetos utilizando diversos metales, que suelen tener una alta densidad. Esta tecnología de impresión 3D utiliza un láser para fundir polvo de metal, que lo enfría y solidifica.
Cada ciclo láser produce una nueva rebanada del objeto que se está creando y luego la plataforma de trabajo desciende exactamente el grosor de un lado mientras un raspador redistribuye el polvo. El metal fundido se solidifica y se repite el proceso.
El láser fusiona las capas nuevas y antiguas hasta que se completa el prototipo. Cada componente se suelda a la plataforma de trabajo con un soporte separado después de retirar el componente.
El objeto terminado se retira del polvo reciclable no utilizado y se libera el exceso de polvo, lo que da como resultado productos fabricados con precisión y muy resistentes.
La fusión selectiva por láser resulta útil cuando es necesario producir rápidamente componentes complejos. También permite la producción de productos complejos con elementos funcionales integrados, como la refrigeración conformada.
6. Fusión por haz electrónico (EBM)
Fusión por haz electrónico es un proceso de fabricación aditiva de metales cuyo punto de partida es un lecho de polvo metálico fusionado capa por capa para construir la pieza metálica sólida mediante un haz de electrones.
En comparación con las técnicas de fusión de lecho de polvo láser más comunes, como SLS y SLM, es un proceso de alta energía, por lo que se utiliza el haz de electrones.
La fusión por haz electrónico normalmente ocurre dentro de una máquina al vacío a altas temperaturas. Un usuario comienza esparciendo una capa de polvo metálico por el área de construcción y precalentando todo ese polvo. Luego, el haz de electrones lo fusiona derritiendo los lugares necesarios para construir el objeto.
El proceso se repite para terminar con un bloque semisólido o una torta de polvo que contiene los materiales granulares precalentados. El siguiente paso requiere quitarle la potencia al bloque y luego continuar con el flujo de trabajo.
Uno de los beneficios de la EBM es que la mayor fuente de energía permite utilizar materiales de mayor diámetro. polvo de metal, con el que también es más fácil trabajar. Tampoco presenta ningún riesgo respiratorio al trabajar con polvo fino. Por lo tanto, con EBM es posible trabajar con el polvo y estar cerca de él sin equipo de seguridad especial.
Otra ventaja de la fusión por haz electrónico es que se produce a temperaturas más altas que la fusión por lecho de polvo por láser. Esto se traduce en una mejor gestión de las tensiones térmicas, menos deformaciones y distorsiones y una mejor precisión dimensional.
La fusión por haz electrónico se utiliza habitualmente para fabricar implantes médicos, aunque también se ha utilizado en la ingeniería aeroespacial y automovilística.
7. Fabricación de objetos laminados (LOM)
La otra tecnología de impresión 3D es fabricación de objetos laminados. La fabricación de objetos laminados, o LOM, es un proceso rápido de creación de prototipos en el que capas laminadas de papel revestido, plástico o metal se pegan con éxito y se cortan con una herramienta de corte o un cortador láser.
Cada capa del proceso de construcción contiene las secciones transversales de una de muchas partes. Antes de que comience el procesamiento, se envía a la impresora una imagen de un archivo STL derivado de CAD. Un software del sistema LOM calcula y controla las funciones de corte, mientras que la laminación y la orientación del objeto se realizan manualmente.
En el proceso de construcción, el sistema crea una sección transversal del modelo 3D, midiendo la altura exacta del modelo y corta el plano horizontal en consecuencia. Luego, el software genera imágenes de los sombreados cruzados y del perímetro del modelo.
Una viga más grande corta el espesor de una capa de un material a la vez y, después de quemar el perímetro, el límite del modelo se libera de la hoja restante.
La plataforma con el apilamiento de capas previamente formadas desciende y avanza una nueva sección de material.
La plataforma asciende y un rodillo calentado lamina el material a la pila con un único movimiento recíproco, uniéndolo a la capa anterior. Luego, un codificador vertical mide la altura de la pila y transmite la nueva altura para cortar. Esta secuencia continúa hasta que se construyen todas las capas.
El procesamiento del material sigue después de que los materiales estén completamente formulados, lo que implica separar la parte laminada del bloque LOM. Después de separarlo, el objeto se puede lijar, pulir o pintar como se desee.
Cómo seleccionar el proceso de impresión 3D adecuado
Las empresas pueden elegir la opción correcta impresión 3D método sólo si consideran algunos factores clave. Aquí hay tres elementos clave a priorizar antes de invertir en una tecnología específica.
1. La capacidad de fabricación o del proceso.
En primer lugar, a la hora de seleccionar una tecnología de impresión 3D, todo se reduce a la practicidad del procedimiento para fabricar el producto. Las características físicas del objeto fabricado pueden ayudar a los usuarios a limitar la metodología de impresión. Estos incluyen el espesor, la precisión, el tamaño o la estructura de soporte deseados del producto terminado.
Por ejemplo, el espesor mínimo de pared en la impresión SLA es de 0.6 mm, mientras que el procesamiento de luz digital puede admitir hasta 0.2 mm. El resultado del objeto impreso es el menos preciso con deposición fundida, mientras que SLA es el más preciso y tiene la resolución más alta.
Si bien SLS o SLA son excelentes para la mayoría de las necesidades de impresión 3D, se pueden lograr diseños más complejos que requieren un manejo experto mediante la impresión FDM, EBM o LOM.
2. Características o funcionalidad de las partes finales.
Otra forma de elegir el proceso de impresión 3D ideal es considerar la funcionalidad del producto final. Esto implica analizar la no susceptibilidad a las condiciones ambientales, la flexibilidad, la rigidez y otros aspectos físicos como la resistencia química y al calor, la seguridad ecológica e incluso si es comestible.
La exposición a la humedad o la luz solar puede afectar la calidad de los productos; por lo tanto, la resistencia al calor y la humedad no está asegurada con a base de resina procesos como SLA o DLP. Por lo tanto, los usuarios pueden considerar métodos basados en infusión de polvo como las tecnologías de impresión EBM, SLM o LOM. Además, los artículos impresos con estas tecnologías tienen las propiedades químicas más fuertes.
Esto significa que SLA y DLP son adecuados para la impresión de materiales que no estarán expuestos a elementos externos agresivos, mientras que los métodos de sinterización láser selectiva por fusión por haz electrónico funcionan mejor para imprimir materiales de calidad industrial.
3. Material y acabados
Finalmente, las empresas deben enfatizar el tipo de material que utilizarán para producir el objeto y el acabado que esperan de la impresión. Los materiales más comunes utilizados para la impresión 3D incluyen filamento, polvo, y resina, donde estos materiales se clasifican además en polímeros o plásticos, metales, cerámicas y compuestos.
Los plásticos también se clasifican en termoplásticos y termoestables. SLS y FDM son los más adecuados para termoplásticos, mientras que la mejor tecnología de impresión para termoestables es la estereolitografía y el procesamiento digital de luz (DLP).
Los materiales metálicos tienen las cualidades más fuertes y se adaptan a aplicaciones aeroespaciales, automotrices y médicas. El tipo de material también importa a la hora de fabricar piezas resistentes, como bisagras de puertas u otras piezas metálicas para aplicaciones ligeras. Los procesos SLM, LOM y EBM ofrecen soluciones de impresión para tales necesidades.
Mientras tanto, estas diferentes tecnologías de impresión también tienen diferentes acabados. Por ejemplo, quienes busquen un acabado chapado o brillante pueden elegir las técnicas SLA y FDM. SLA y DLP ejecutarán un acabado claro. Es posible obtener un acabado teñido o mate mediante sinterización selectiva por láser.
Conclusión
En última instancia, existen diferentes tecnologías de impresión 3D y elegir la adecuada depende de las necesidades del usuario. Otros factores, como el material y la practicidad, también determinarán el tipo de tecnología a utilizar. Los usuarios que estén listos para embarcarse en un exitoso viaje de impresión 3D pueden explorar una gama de impresoras 3D confiables en Alibaba.com.
