Por Daniel Princ, jefe de producción, P3 EMEA y APAC en Stratasys
Hace diez años, la impresión 3D rara vez era un tema de discusión para la fabricación a escala, a pesar de las ventajas inherentes de las tecnologías. En esta función, Daniel Princ, jefe de producción, P3 EMEA y APAC en Stratasys, examina por qué los fabricantes deberían volver a mirar la última generación de impresoras 3D cuando buscan soluciones de producción flexibles.
Del escritorio de diseño al piso de la fábrica
Una de las palabras de moda más importantes en la industria de la impresión 3D/fabricación aditiva (AM) es “producción”. Las tecnologías que componen el ecosistema AM se han establecido durante más de 30 años como la solución de referencia para la creación de prototipos en casi todos los sectores de fabricación. Incluso se han afianzado en aplicaciones de uso final, como piezas de repuesto o herramientas de fabricación. Sin embargo, el sueño de la industria siempre ha sido ver a AM como una verdadera tecnología de producción, capaz de competir con el moldeo por inyección y el mecanizado para aplicaciones de fabricación en masa.
Alcanzar la capacidad de producción no es fácil. Una combinación de cualidades del material, repetibilidad, estabilidad del proceso, velocidad del proceso, calidad de la pieza y costo por pieza debe ser superior a los procesos tradicionales arraigados. Cuando se compite con tecnologías de décadas o incluso siglos de antigüedad, ¡esos estándares son realmente muy altos! Sin embargo, con los últimos avances, los fabricantes ahora deberían considerar la AM en cada etapa de su proceso, desde el diseño hasta la producción en volumen.
Optimización de la fabricación aditiva para escala de producción
Con la plataforma P3 de fotopolimerización programable de Stratasys, los fabricantes pueden resolver cientos de desafíos de producción con un único sistema altamente flexible. Inicialmente concebida como un reactor de desarrollo de materiales, la plataforma P3 ha demostrado ser una tecnología de impresión 3D con capacidad de producción que abre un nuevo mundo de oportunidades.
P3 es una evolución de la bien establecida aplicación de tecnología de procesamiento de luz digital (DLP) para AM. Los archivos de piezas se cortan y estos cortes se proyectan, uno a la vez, en una bandeja de construcción cubierta de resina. Al manipular cuatro parámetros físicos altamente controlables (luz, estabilidad ambiental, separación neumática y movimiento) con un potente motor de software, P3 puede maximizar los beneficios inherentes de DLP y desbloquear una mayor elección de materiales, un mayor rendimiento y una mayor repetibilidad.
Necesidad de la velocidad
Debido a que la plataforma P3 proyecta una “rebanada” completa de una parte como una sola imagen, cura toda el área de una sola vez en lugar de rastrearla punto por punto. Esto hace que el proceso de impresión sea significativamente más rápido, al mismo tiempo que permite piezas de hasta 192 x 108 x 370 mm o varias piezas anidadas en el mismo volumen.
Calidad de la pieza
Otra limitación histórica de la FA que la innovación tecnológica ayuda a solventar es el acabado de la pieza final. Tradicionalmente, el moldeo por inyección no podía ser superado en lo que respecta al acabado de la superficie. Pero a través de un estricto control y la estabilidad inherente del proceso, las piezas producidas con la tecnología P3 compiten con el moldeo por inyección en acabado superficial y atractivo estético. Y, por supuesto, se pueden producir en geometrías imposibles de recrear con moldeo.
Los materiales importan
Hace una década, los materiales de fotopolímero disponibles eliminaron inmediatamente la FA como tecnología de producción. Las características como fuerza, tenacidad, resistencia a la temperatura y elasticidad eran insuficientes para muchos usos potenciales. En contraste, hoy, con los avances en digitalización, ahora podemos medir y controlar el proceso de polimerización en un grado mucho mayor. Como resultado, un número grande y creciente de empresas de materiales especializados han podido aprovechar el poder de la plataforma P3 para impulsar la tecnología de materiales a nuevos niveles. BASF, Covestro, Henkel y otros han creado una selección de materiales de fotopolímeros que habría parecido impensable incluso hace unos años.
Ahora vemos:
Aplicaciones que requieren resistencia a altas temperaturas, con una temperatura de deflexión térmica de hasta 80 °C.
Materiales biocompatibles con certificación ISO 10993-5 e ISO 10993-10.
Materiales con propiedades análogas al polipropileno, ABS y TPU de calidad comercial
Estas propiedades materiales están disponibles a través de métodos de fabricación tradicionales, pero con la fabricación aditiva, son accesibles con nuevos niveles de flexibilidad de producción y libertad de diseño.
Software a escala
Además, la reciente creación de Stratasys de su plataforma de fabricación aditiva GrabCAD®, una plataforma de software abierta y lista para la empresa, permite a los fabricantes administrar operaciones de AM a escala de producción. Esto proporciona a los fabricantes un software diseñado para las necesidades únicas de AM a escala en todo el hilo digital, desde el diseño hasta la producción, al mismo tiempo que se integra con la infraestructura de Industry 4.0 y las aplicaciones empresariales.
Casos de uso pioneros
Hay tantas cosas que los fabricantes pueden hacer con la tecnología P3, la pregunta realmente es ¿qué deberían hacer? Aquí hay cuatro grandes oportunidades hoy:
Conectores eléctricos, adaptadores y soportes de cableado: lo suficientemente pequeños como para anidarse de manera eficiente dentro del volumen de construcción P3 y una escala de producción significativa incorporada. Puede hacer uso de materiales de alta temperatura, resistentes a impactos o similares a ABS y PP
Componentes de máquinas industriales: carcasas, botones, clips, sellos y juntas: aprovecha el rendimiento de producción para la fabricación en volumen y el excelente acabado superficial. Puede utilizar resinas similares a ABS y TPU, resinas flexibles transparentes o resinas duraderas de bajo costo.
Componentes de dispositivos médicos: Aproveche el grado médico y los materiales biocompatibles tipo ABS y PP en el P3 para obtener la máxima flexibilidad para la producción flexible de carcasas biocompatibles, sistemas de administración de fluidos y más.
Moldes para moldeo a baja presión y baja temperatura: utilizando resinas de impresión y procesamiento rápidos, se puede utilizar una calidad de superficie excepcional para generar moldes para componentes de calzado, moldes de PU o molduras de muestra.
Más allá de estos ejemplos, aguarda un mundo de oportunidades, y con el desarrollo de materiales que continúa a un ritmo acelerado, la plataforma P3 solo se volverá más versátil y resolverá aún más desafíos de fabricación en el futuro. Una vez que la pieza, el material y el proceso funcionan en armonía, la FA realmente puede desafiar a otras tecnologías en la producción real.
