Las 7 categorías de la fabricación aditiva
Descripción
Lafabricación aditiva (AM), comúnmente conocida como impresión 3D, consiste en la creación de objetos capa a capa a partir de un modelo digital. Esta técnica ha revolucionado las industrias, ofreciendo la creación rápida de prototipos y la producción personalizada para una amplia gama de aplicaciones. El proceso se divide en siete categorías principales, cada una con métodos y ventajas únicos. Estas categorías incluyen la fotopolimerización VAT, la inyección de material, la inyección de aglutinante, la extrusión de material, la fusión de lecho de polvo, la laminación de láminas y la deposición de energía dirigida.
Fotopolimerización VAT
La fotopolimerización VAT es una popular técnica de impresión 3D que utiliza luz ultravioleta (UV) para curar la resina líquida, convirtiéndola en un sólido capa a capa. El método se basa en una cuba de resina fotopolímera líquida que se expone selectivamente a la luz UV mediante un proyector o láser. El proceso comienza con la creación de una fina capa de resina, que se endurece con la fuente de luz UV, tras lo cual se baja la plataforma de construcción para dejar espacio a la siguiente capa. Este proceso continúa hasta que el modelo está completo.
Esta categoría se utiliza habitualmente en sectores como la joyería, las aplicaciones dentales y la creación de prototipos, donde la alta resolución y el detalle son esenciales.
Inyección de material
La inyección de material funciona de forma similar a la impresión por chorro de tinta, pero con materiales que se solidifican al depositarse. En este proceso, se inyectan pequeñas gotas de material, normalmente fotopolímero, sobre la superficie de construcción desde varios cabezales de impresión. Cada capa de material se endurece con luz UV y se adhiere a la anterior.
La inyección de material ofrece una gran precisión y suele utilizarse para producir prototipos, moldes y modelos con detalles intrincados y acabados suaves. Esta categoría también puede trabajar con varios materiales simultáneamente, lo que permite la creación de piezas multimaterial.
Inyección de aglutinante
La inyección de aglutinante es un método de impresión 3D basado en polvo que utiliza un aglutinante para fusionar partículas de material en polvo, capa por capa. Un cabezal de impresión deposita selectivamente un aglutinante líquido sobre la superficie de un lecho de polvo. El aglutinante hace que las partículas de polvo se adhieran entre sí para formar una capa sólida. Una vez impresa cada capa, la plataforma de impresión desciende y se esparce más polvo sobre la capa.
Esta técnica suele utilizarse con polvos metálicos, arenosos o cerámicos. La inyección de aglutinante se utiliza a menudo en aplicaciones como moldes de fundición de arena, producción de piezas metálicas y modelos arquitectónicos debido a su capacidad para crear geometrías grandes y complejas.
Extrusión de materiales
La extrusión de material es uno de los métodos de impresión 3D más conocidos, popularizado por tecnologías como el modelado por deposición fundida (FDM). Este método implica la extrusión de un filamento de material, como el termoplástico, a través de una boquilla calentada. El material se deposita capa a capa, y cada capa se adhiere a la inferior a medida que se enfría y endurece.
La extrusión de materiales se utiliza ampliamente en industrias como la automovilística, la de bienes de consumo y la aeroespacial. Es conocida por su facilidad de uso, su asequibilidad y la disponibilidad de una amplia gama de materiales, incluidos plásticos como el ABS y el PLA.
Fusión en lecho de polvo
La fusión en lecho de polvo (PBF) es un método que utiliza un láser o un haz de electrones para fundir y fusionar selectivamente partículas de polvo en un lecho de material. Este proceso consiste en extender una fina capa de polvo por la plataforma de construcción y, a continuación, utilizar un láser o un haz de electrones para fusionar el polvo en lugares específicos en función del diseño digital.
El PBF se utiliza sobre todo con polvos metálicos, como acero inoxidable, titanio o aluminio, y es ideal para crear piezas muy complejas y funcionales. Este método es especialmente útil para industrias como la aeroespacial, la de dispositivos médicos y la de utillaje, debido a las propiedades del material que ofrece, como resistencia y durabilidad.
Más información: Fabricación aditiva (AM) y fusión de lecho de polvo (PBD)
Laminación de láminas
La laminación de láminas es una técnica de impresión 3D en la que láminas finas de material, como papel o metal, se laminan entre sí y se cortan a medida con cada capa. Las láminas se unen mediante adhesivo o calor, y el proceso de corte suele implicar medios láser o mecánicos para definir la forma de cada capa.
Esta categoría es conocida por su rentabilidad y rapidez, especialmente cuando se utiliza con papel o materiales compuestos. La laminación de láminas se utiliza habitualmente para producir modelos y prototipos, así como para determinadas aplicaciones aeroespaciales y de automoción.
Deposición de energía dirigida
La deposición de energía dirigida (DED) es una técnica de fabricación aditiva en la que se utiliza energía térmica focalizada, como la de un láser o un haz de electrones, para fundir la materia prima (normalmente en forma de polvo o alambre) y depositarla sobre una superficie. El material se solidifica al enfriarse, construyendo el objeto capa a capa.
La DED se utiliza a menudo para la reparación y el mantenimiento de piezas metálicas y también puede emplearse para crear piezas grandes y complejas en sectores como el aeroespacial, la defensa y el utillaje. La flexibilidad para trabajar con diversas aleaciones metálicas lo hace ideal para aplicaciones en las que el rendimiento del material es crítico.
Tabla: Comparación de las siete categorías de fabricación aditiva
|
Categoría |
Material primario |
Tecnología utilizada |
Aplicaciones comunes |
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IVA Fotopolimerización |
Resina fotopolímera |
Fotopolimerización UV |
Prototipos, dental, joyería |
|
Chorro de material |
Fotopolímero, cera |
Deposición tipo chorro de tinta, curado por UV |
Prototipos, moldes, piezas multimaterial |
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Chorro de aglutinante |
Metal, arena, cerámica |
Deposición de aglutinante, lecho de polvo |
Piezas metálicas, moldes, modelos arquitectónicos |
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Extrusión de materiales |
Termoplástico (por ejemplo, PLA, ABS) |
Extrusión con boquilla calentada |
Bienes de consumo, automoción, aeroespacial |
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Fusión de lecho de polvo |
Polvos metálicos, plásticos |
Fusión por láser o haz de electrones |
Aeroespacial, médico, utillaje |
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Laminación de láminas |
Papel, láminas metálicas |
Pegado, corte |
Prototipos, automoción, aeroespacial |
|
Deposición de energía dirigida |
Metal (polvo, alambre) |
Deposición por láser o haz de electrones |
Aeroespacial, defensa, reparación |
Para más aplicaciones y productos relacionados, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).
Preguntas más frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre la fotopolimerización VAT y la inyección de material?
La fotopolimerización VAT utiliza una fuente de luz UV para curar la resina líquida, mientras que la inyección de material lanza gotas de material fotopolímero y las cura con luz UV.
¿Se puede utilizar la extrusión de material con metal?
La extrusión de material se utiliza principalmente con materiales termoplásticos, pero también puede funcionar con compuestos metálicos en sistemas especializados.
¿Por qué es adecuada la inyección de aglutinante para piezas metálicas?
La inyección de aglomerante permite crear piezas metálicas complejas utilizando polvos metálicos, que pueden sinterizarse para aumentar su resistencia, lo que la hace ideal para la fabricación de metales.
¿Por qué es popular la fusión de capas de polvo en el sector aeroespacial?
La fusión en lecho de polvo permite crear piezas metálicas complejas de gran resistencia, ideales para las rigurosas exigencias de las aplicaciones aeroespaciales.
¿Cuál es la ventaja de la deposición de energía dirigida en la reparación de metales?
La deposición de energía dirigida permite la reparación localizada de piezas metálicas mediante la fusión y adición de material con precisión, lo que la hace eficaz para reparaciones en el sector aeroespacial y otras industrias de alto rendimiento.
