La fabricación aditiva es un concepto de producción industrial en el cual el material de fabricación es depositado capa a capa de manera controlada formando un objeto tridimensional a partir de un modelado 3D. Mediante esta técnica, que también conocemos como impresión 3D, se pueden producir formas geométricas complejas y personalizadas que presentan un gran reto a la hora de realizarse con tecnologías convencionales de fabricación.
Para llevar a cabo este concepto de fabricación, se han desarrollado diversas tecnologías que permiten la aplicación de nuevos materiales, la optimización de la impresión 3D y la calidad del producto.
Estas técnicas tienen su origen en los años 80, a partir del concepto del prototipado rápido. Aunque fue en el año 1986 cuando formalmente se otorgó la primera patente con el proceso de la Estereolitografía.
A partir de aquel momento, la evolución de las tecnologías de fabricación aditiva ha presentado un crecimiento exponencial, siempre en la búsqueda de la mayor eficiencia y optimización en la producción. No en vano, el desarrollo de estas tecnologías ha sido determinante en la Cuarta Revolución Industrial.
Estereolitografía SLA
La Estereolitografía es considerada de las primeras tecnologías de fabricación aditiva. Consiste en la creación de piezas mediante la fotopolimerización de resinas expuestas a los rayos UV.
Entendiéndose por fotopolimerización al proceso químico de agrupación de moléculas por efectos de la luz. De forma más sencilla, es el proceso en el que se produce el endurecimiento de un material ante la absorción de luz o luz ultravioleta.
Funcionamiento
La Estereolitografía, partiendo de un determinado modelo 3D, emplea un láser UV para escanear la superficie de una resina líquida, endurecerla de manera selectiva, capa por capa, y de esta forma crear la pieza en sentido ascendente. Aunque, a veces, se realiza en sentido contrario.
Es una tecnología que ofrece un excelente aspecto y acabado de la superficie. Por esto es muy empleado en prototipos para pruebas, prototipos a pequeña escala de piezas y objetos con geometrías complejas o de alta precisión, como en la odontología.
Modelado por Deposición Fundida FDM o FFF
La tecnología de Modelado por Deposición Fundida también se conoce como Fused Deposition Modeling FDM o Fused Filament Fabrication FFF. Es muy utilizada para la creación de piezas o componentes de aviones, en la industria de automóviles, etc.
Funcionamiento
Se trata de una tecnología más sencilla. En el proceso de FDM el material de impresión se encuentra en bobinas de filamentos. Dichos filamentos pueden tener diferentes diámetros, que suelen ser de entre 1 y 3 mm.
Este material es tomado por el equipo de impresión para ser fundido y extrusionado por una boquilla o cabezal hasta formar, capa por capa, el objeto sobre una cama o placa de impresión.
Sinterizado Selectivo por Láser SLS
El Sinterizado Selectivo por Láser, o Selective Laser Sintering SLS, es una de las tecnologías de fabricación aditiva más ampliamente usadas y conocidas. Tiene como materia prima polímeros termoplásticos en forma de polvo y usa como fuente de energía un láser. Este innovador proceso de fabricación aditiva se utiliza para la producción de componentes poliméricos para prototipos y piezas finales, así como para series de producción.
Funcionamiento
El proceso del SLS puede dividirse en 3 fases. En la primera fase una delgada capa de polvo de polímero es dispuesta sobre la plataforma de la cámara del equipo de impresión. A continuación, el láser sinteriza el polvo describiendo la sección correspondiente de la pieza.
De esta forma, se unen y se consolidan las partículas entre sí de forma selectiva,, repitiéndose el proceso hasta completar la pieza. El polvo que no sinterizado actúa como soporte de los componentes, por lo que no se usan soportes anclados a la pieza, como en la tecnología de FDM.
Al finalizar la fase de impresión, se pasa a la etapa de enfriamiento del trabajo realizado.. Finalmente, se retiran los componentes fabricados y se elimina el exceso de polvo.
Multi Jet Fusion (MJF, plástico)
La tecnología Multi Jet Fusion utiliza sistema de aplicación agentes de fusión y detallado de forma selectiva sobre un lecho de polvo termoplástico, posteriormente calentado por una luz infrarroja. Con este proceso se producen piezas de prototipado, así como piezas funcionales.
Funcionamiento
El procedimiento de esta impresora es similar a la DLP u otros sistemas de jetting como el binder jetting, explicado más adelante. Se dispone de una cámara interna con la superficie del material con el que se procede a trabajar en forma de polvo.
Capa a capa, la MultiJet Fusion deposita un agente de fusión sobre la misma, creando la forma 2D de la capa. Finalmente una luz infrarroja calienta este agente, solidificando la capa de material en las zonas donde fue depositado previamente.
Sinterizado Directo de Metal por Láser DMLS
El Sinterizado Directo de Metal por Láser, o Direct Metal Laser Sintering DMLS, es una tecnologías de fabricación aditiva muy empleada para la producción en sectores como el aeroespacial, el médico y el automotriz.
Funcionamiento
En esta técnica se deposita una delgada capa del polvo metálico en la bandeja de la impresora, para ser fundido por un láser de precisión.
Inmediatamente, la plataforma se desplaza hacia abajo, solo por una distancia igual al espesor de una capa. Entonces el equipo deposita nuevamente polvo y se repite el procedimiento con el láser, hasta la creación del objeto deseado.
En este proceso solo se utilizan polvos de metales, de aleaciones metálicas e incluso de metales preciosos como el oro o la plata.
Fusión por haz de Electrones EBM 100
La Fusión por haz de electrones, o Electron Beam Melting EBM, es un tipo de tecnología que se encuentra bajo la misma rama de la DMLS, es decir, se basa en la fusión de metal en lecho de polvo. Es utilizada sobre todo en el sector aeronáutico.
Funcionamiento
Es un proceso en el que, capa por capa, se funde el lecho de polvo metálico de forma selectiva mediante un haz de electrones de gran potencia, que a su vez es controlado por bobinas electromagnéticas. A diferencia de la DMLS, este proceso se realiza a temperaturas ambiente muy elevadas con la finalidad de aliviar tensiones internas en la pieza. La temperatura utilizada depende del tipo de aleación.
Binder Jetting (metal)
La tecnología Binder Jetting, o Inyección Aglutinante, es capaz de fabricar impresiones con materiales cerámicos, metales y polímeros plásticos.
Funcionamiento
El proceso para este tipo de impresión tecnológica consiste en la pulverización de un aglutinante líquido sobre una superficie de polvo que luego se solidifica en sección transversal.
Su funcionamiento empieza con la colocación de una primera capa de polvo a través del rodillo en la plataforma. Gracias al cabezal de impresión (similar al utilizado por las impresoras 2D) se añade en forma de gotitas la cantidad deseada del agente aglutinante.
El polvo se unifica completamente y se forma la pieza. Si la tecnología utilizada es Binder Jetting de materiales cerámicos, se pueden crear modelos a todo color, al añadir este último en la fase del agente aglutinante. Sucesivamente se repite el proceso hasta completar la pieza.
DED (metal)
La tecnología DED es conocida por utilizar el láser para fundir metal en forma de polvo o de filamento. Esta técnica se asemeja a procesos convencionales de soldadura automatizada.
Ofrece varias posibilidades para la creación de formas nuevas. Además, es muy útil para las reparaciones de piezas, siendo posible la fabricación de grandes estructuras de metal, reduciendo notablemente el trabajo posterior de mecanizado para los acabados finales.
Funcionamiento
Esta impresión destaca por la focalización de su láser. Este centra toda su potencia en un punto muy pequeño. La técnica también es conocida comúnmente como “dot forming”, es decir, la precisión justa para fundir el filamento o polvo metálico, sin que el calor se transfiera al resto de la pieza.
Estas son solo algunas de las tecnologías de fabricación aditiva más empleadas en la industria. A medida que pasa el tiempo, este listado se acrecienta gracias al constante desarrollo de nuevos materiales y equipos de impresión 3D.
Son tecnologías que aportan numerosas ventajas a la fabricación industrial, como la reducción de costes, la disminución de residuos, la creación de geometrías complejas y diseños únicos, la personalización del producto final, etc.
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