Impresión 3D de gran formato

11 consejos para imprimir en 3D (
) objetos muy grandes de forma rentable

Hasta ahora, la impresión 3D de piezas muy grandes ha resultado costosa, lenta y problemática. Las impresoras 3D de gran formato, su software, su mantenimiento y sus consumibles son extremadamente caros, y el acabado puede seguir siendo irregular, lo que requiere mucho posprocesamiento. Una opción puede ser utilizar impresoras pequeñas más asequibles para imprimir piezas más pequeñas y luego unirlas con cuidado, pero esto lleva más tiempo y es posible que las piezas no encajen correctamente. En cualquier caso, el proceso es lento y las piezas podrían fallar durante la impresión o, lo que es peor, más adelante durante su uso.

El lanzamiento de la impresora 3D Liquid Crystal (LC Titan) Photocentric, la impresora LCD más grande jamás fabricada, abre nuevas posibilidades para imprimir objetos de gran tamaño con alta resolución, de forma fiable y, además, rentable. Esto resultará de interés para una amplia gama de empresas que deseen fabricar objetos de gran tamaño en sus propias instalaciones.

Estos once consejos muestran los factores clave que hay que controlar para lograr fiabilidad, resolución, precisión de las piezas, velocidad de impresión y asequibilidad al imprimir objetos de gran tamaño.

    Consejo 1: Utiliza resina de curado por radicales libres, no catiónica

A primera vista, el uso de radicales libres parece contrario a la intuición, ya que todos los grandes sistemas láser utilizan sistemas epoxi catiónicos de apertura de anillo para curar objetos de gran tamaño, dado que la contracción en la apertura de anillo es intrínsecamente menor en comparación con la ruptura de dobles enlaces. Sin embargo, con una formulación inteligente es posible mitigar la contracción en los sistemas de radicales libres, y estos ofrecen entonces unas ventajas sorprendentes con respecto a los sistemas catiónicos. La polimerización es considerablemente más rápida y, al producir objetos de gran tamaño, esto supone una enorme diferencia en la utilización del costoso equipo, lo que lo hace un orden de magnitud más productivo. La polimerización por radicales libres produce enlaces químicos irreversibles y fuertes que se encuentran entre los más duraderos de la naturaleza, por lo que las piezas pueden ser funcionales. La variedad de propiedades disponibles es mucho más amplia en la polimerización por radicales libres, abarcando desde lo duro hasta lo elastomérico.

Impresora 3D de gran formato: Liquid Crystal , la impresora 3D LCD más grande

    Consejo 3: Imprime con luz diurna en lugar de con luz UV

Al imprimir con LCD, la sabiduría popular podría sugerir que la luz UV (405 nm) iniciaría la polimerización más rápidamente, ya que transfiere proporcionalmente más energía que la luz visible (460 nm). Sin embargo, la luz visible (a menudo denominada «luz diurna») cura de forma más uniforme en superficies extensas, lo que permite una conversión de los dobles enlaces más controlada. Esto permite un curado uniforme y simultáneo en toda el área de impresión y proporciona una profundidad de curado más constante, independientemente de las variaciones de intensidad.

El curado con luz natural permite crear piezas de mayor calidad sin dañar la pantalla LCD debido a la degradación por rayos UV, lo que con el tiempo podría dar lugar a piezas impresas de mala calidad. Photocentric impreso más de 5 millones de objetos con luz natural, y es la opción probada para procesos de fabricación digital en masa que funcionan de forma continua.

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    Consejo 4: Diseña la pieza para contrarrestar la contracción y eliminar la deformación

Todos los procesos de impresión provocan contracción, pero las piezas de gran tamaño son las que más se contraen en términos absolutos. La clave está en comprender cómo afecta la contracción a las estructuras y, a continuación, evitar que estas distorsionen la forma final. El software adecuado orientará y sujetará la pieza de manera que la estructura no se deslamine al retirarla. Las fuerzas deben distribuirse de manera uniforme a lo largo de una densa matriz de la red de soporte para garantizar la fiabilidad de la impresión.

La deformación se puede evitar mediante el proceso «Weave» Photocentric, un sistema de software y diseño que imprime con fiabilidad piezas de gran tamaño, llegando incluso a crear superficies planas y niveladas de gran extensión. El proceso Weave evalúa la resistencia física que debe tener la pieza cuando se somete a fuerzas en diferentes direcciones y, a continuación, la diseña para cumplir esos criterios, al tiempo que la optimiza para reducir su peso. Utiliza técnicas como la creación de celosías en las partes sólidas para reducir la masa y evitar la deformación. La estructura de celosía se contraerá sobre sí misma para mantenerse isotópicamente constante. De este modo, los objetos impresos estarán compuestos únicamente por el material necesario para proporcionar la resistencia requerida.

    Consejo 5: Imprime de forma económica

Para evaluar el coste real de la fabricación de piezas de gran tamaño, es necesario calcular el coste total de propiedad (TCO) de todo el proceso, y no solo el peso de la resina. Algunas empresas de impresoras 3D aumentan aún más sus ingresos mediante costosos contratos de mantenimiento, licencias de software con renovaciones exorbitantes, piezas de repuesto caras (especialmente en el caso de los láseres) y consideran las visitas de los técnicos como una fuente de ingresos.

Photocentric el coste total de propiedad (TCO) de las piezas fabricadas con Titan; se trata de la cifra clave que el cliente necesita conocer. Debería ser posible tomar una pieza de referencia y calcular su TCO al utilizar máquinas de la competencia. La impresión LCD es el proceso de impresión 3D que menos electricidad consume y, si se recicla la resina, genera la menor huella de carbono. Titan utiliza luz natural en lugar de rayos UV, por lo que la pantalla tendrá una mayor durabilidad. Photocentric el hardware y los consumibles y los utiliza para fabricar piezas, por lo que comprende lo importante que es reducir el TCO al mínimo.

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    Consejo 6: Imprime de abajo hacia arriba, en lugar de hacerlo de arriba hacia abajo

Intuitivamente, parece lógico que, al imprimir objetos muy grandes con resina, el método de arriba hacia abajo sea el más eficaz. Las fuerzas gravitatorias favorecen la impresión, ya que la pieza desciende hacia el depósito y el líquido sostiene la estructura en formación, sin que haya que lidiar con fuerzas de desprendimiento. Sin embargo, si se superan estos problemas, las ventajas de imprimir de abajo hacia arriba son mucho más significativas. No hay un depósito de resina muy cara que se vuelva inestable, no hay ningún problema para cambiar de tipo de resina, las piezas y la plataforma se secan por goteo durante la impresión y la plataforma se puede trasladar fácilmente a la sección de lavado.

Titan utiliza un proceso de impresión de abajo hacia arriba con resinas de alta resistencia en estado fresco y baja contracción, además de un mecanismo integrado de separación por soplado que libera la pieza de la cubeta junto con la plataforma, eliminando así las fuerzas de separación. El enorme volumen de construcción de Titan requeriría la compra y carga de un tercio de tonelada de resina solo para comenzar a imprimir una pieza en una configuración de arriba hacia abajo. En cambio, Titan funciona con una cantidad constante de 5 kg de resina en el depósito. La plataforma y la pieza están prácticamente secas al final del proceso de impresión, lo que reduce la contaminación durante el lavado y facilita su extracción y colocación en el lavado mediante la unidad de transferencia diseñada específicamente para ello.

    Consejo 7: Utiliza las técnicas de posprocesado adecuadas y recicla el limpiador de resina

Es posible que tus problemas apenas estén empezando cuando veas tu impresión perfecta colgada en la plataforma, ya que el posprocesamiento de objetos de gran tamaño es técnicamente mucho más complejo que en el caso de los de tamaño de escritorio. Para tener éxito y reducir los residuos, debes contar con una solución de flujo de trabajo probada que incluya procesos de lavado y curado en la propia plataforma. Retirar las piezas antes del procesamiento puede facilitar su manipulación, pero en los sistemas de radicales libres no se conservará la isotropía de las piezas. Para lograrlo, debes realizar la poscurado íntegramente en la plataforma. No es práctico disponer de grandes depósitos llenos de líquido de lavado, ya que se requiere el doble de la altura de la impresión para permitir que la plataforma se eleve por completo. Por este motivo, la limpieza se realiza de forma más eficaz con chorros direccionales de limpiador de resina. El curado de piezas grandes también es más problemático que el de las pequeñas, ya que debe realizarse de manera uniforme en todas las superficies para evitar que una cara se contraiga de forma no isotrópica. La impresión 3D de gran formato produce una gran cantidad de residuos de limpiador de resina que deben recogerse, por lo que es necesario gestionarlos de forma eficaz. Lo que es correcto desde el punto de vista medioambiental es ahora también lo más sensato desde el punto de vista económico, por lo que el limpiador de resina saturado debe recuperarse.

Photocentric unidades de lavado y curado diseñadas específicamente para este fin. La unidad de lavado Titan está diseñada específicamente para permitir la orientación manual de los chorros hacia zonas de difícil acceso, mientras que la unidad de curado Titan proporciona el calor y la luz necesarios de forma constante, con la plataforma girando para garantizar un curado uniforme. El limpiador de resina Photocentrices seguro de usar y no inflamable, y además puede reciclarse indefinidamente con su unidad de recuperación de resina específica. Esto proporciona una rápida amortización y genera un material que puede solidificarse con la luz solar para su deposición en vertederos o incineración, así como un limpiador de resina que puede reutilizarse.

    Consejo 8: Cura toda el área de impresión a la vez

La SLA (estereolitografía) o impresión con resina mediante luz es el único método capaz de producir impresiones de gran formato con resistencia funcional y una alta resolución de detalles. La tecnología LCD es el único método SLA que ofrece estas ventajas y lo hace con rapidez. Esto se debe a que las pantallas LCD curan grandes superficies de forma simultánea, mientras que otros métodos curan áreas muy pequeñas, o incluso solo píxeles, de forma secuencial.

La pantalla LCD de 8k (7660 x 4320 píxeles) del Titan permite al usuario controlar más de 33 millones de píxeles que pueden activarse simultáneamente. Esto permite al usuario convertir grandes cantidades de líquido en sólido en poco tiempo y ofrece una capacidad un orden de magnitud superior a la que se consigue con los láseres.

    Consejo 9: Imprime con ajustes optimizados

La impresión de abajo hacia arriba es, sin duda, más sencilla y rentable que la de arriba hacia abajo, pero también es mucho menos tolerante. Requiere tanto la optimización del proceso como de los ajustes. Es imprescindible superar las fuerzas de desprendimiento y la gravedad, ya que la pieza de gran tamaño queda suspendida en el aire y, lo que es peor, debe separarse de la película del depósito. Para que esto funcione siempre, a lo largo de miles de capas, el proceso de impresión debe desarrollarse dentro de amplios márgenes operativos. La latitud de exposición debe ser lo suficientemente amplia como para permitir la polimerización, sin sobreexposición, dada una variabilidad razonable de la temperatura. El retardo y la velocidad de elevación deben ajustarse para garantizar que las fuerzas y el flujo de líquido queden prácticamente eliminados. La adición de resina debe controlarse automáticamente para permitir que solo se reponga la resina polimerizada. El sistema de desprendimiento mejorado mediante la elevación o el descenso del depósito, soplando por debajo del mismo.

Photocentric contrarrestar las fuerzas que se producen durante la elevación en la impresión ascendente mediante el uso de su tecnología patentada Blow-Peel, que inyecta aire bajo el depósito justo antes de que se eleve la plataforma. Esto modifica el ángulo en el que la pieza se despega de la lámina del depósito, lo que permite un desprendimiento más rápido de la impresión de la lámina con menos fuerza, garantizando así una impresión uniforme. Photocentric 9 años de experiencia en impresión 3D de gran formato, lo que les ha llevado a optimizar los ajustes de impresión utilizados en Titan, ofreciendo un rendimiento sin comprometer la fiabilidad ni la calidad.

    Consejo 10: Utiliza resinas con una alta resistencia en fase húmeda y una profundidad de penetración adecuada

La resistencia en estado fresco —es decir, la resistencia de la pieza en el momento de la impresión, frente a su resistencia final tras la exposición— es el criterio fundamental para el éxito de la impresión 3D de gran formato. Las piezas de gran tamaño requieren un alto nivel de resistencia inicial para mantenerse en su sitio durante la creación. Si la resistencia en estado fresco es demasiado baja, la pieza simplemente se desintegrará y se deslaminará a lo largo de sus capas. Las piezas grandes se benefician de poder imprimirse con una mayor profundidad de curado, ya que el tiempo de impresión puede reducirse sustancialmente utilizando capas más gruesas. Al curar un objeto muy grande en cortes muy pequeños, lo ideal es que se haga rápidamente. En consecuencia, la pieza debe quedar perfecta después, lo que significa que no debe haber líneas de capa antiestéticas que requieran mucho lijado o pulido.

Para garantizar una impresión 3D de gran formato fiable, Photocentric diseñado resinas que presentan una resistencia en estado fresco muy elevada y permiten crear piezas de aspecto atractivo que pueden resultar indistinguibles de las piezas moldeadas. Photocentric Magna Hard Black (para la creación de prototipos) y Durable DL110HB (para mayor resistencia) en Titan. Por lo general, 100 micras es el espesor de capa más fino que se utiliza en la impresión 3D de gran formato, pero Titan ofrece una resolución muy alta y piezas de aspecto increíble con capas de 250 e incluso 350 micras.

    Consejo 11: Utiliza el software adecuado para la creación de soportes y el vaciado

Los fallos en la impresión de piezas grandes resultan mucho más costosos que en formatos más pequeños. Las consecuencias de llegar al final de una impresión que ha durado un día o más y descubrir entonces un fallo son graves, ya que implican incumplir plazos y reorganizar los calendarios. Una parte fundamental para lograr el éxito de forma repetida es el uso del software adecuado. Este debe vaciar la pieza tanto como sea posible para reducir el coste y el peso, creando una estructura reticular donde sea posible para que resulte más ligera, resistente y se contraiga menos. Debe aplicar orificios de ventilación para evitar el abombamiento y, por supuesto, crear una red de estructuras de soporte que permita construir las partes sin soporte y mantener la isotropía durante el desmoldeo. Soportar manualmente una pieza grande puede llevar mucho tiempo, pero una función de soporte automático debe ser capaz de comprender cómo se relacionan las superficies entre sí. Debe ser capaz de producir puntas de soporte finas para evitar un exceso de posprocesamiento, pero con una red interconectada y resistente de ramificaciones que, al mismo tiempo, no desperdicie mucha resina.

Con motivo del lanzamiento de Titan, Photocentric creado una versión mejorada de su software de impresión 3D Studio que permite generar automáticamente estructuras de soporte para piezas de gran tamaño de forma óptima, con puntas de soporte muy finas y una resistente red entrelazada de soportes. Además, ofrece la posibilidad de importar cualquier estructura reticular prediseñada, además de la biblioteca integrada.