Mucha gente puede referirse a la fabricación aditiva simplemente como "impresión 3D" o puede utilizar el término "prototipado rápido" cuando trata de definirla. Sin embargo, ambos procesos son subconjuntos de la fabricación aditiva.

La fabricación aditiva (AM) engloba, de hecho, muchas tecnologías además de la impresión 3D y la creación de prototipos rápidos (RP), como la fabricación digital directa (DDM), la fabricación por capas y la fabricación aditiva.

La AM puede utilizarse para describir las numerosas tecnologías que se emplean para crear objetos en 3D añadiendo capa sobre capa de material. La fabricación aditiva construye geometrías "añadiendo", mientras que la fabricación sustractiva es el nombre del proceso en el que las piezas se crean eliminando material.

Tanto si el material es plástico, cerámica, metal u hormigón, como si la tecnología se desarrolla semanalmente, para cuando usted lea este artículo, podríamos ver tejidos humanos y otros objetos cotidianos utilizados en la fabricación aditiva.

Los límites del uso de la fabricación aditiva son infinitos. En los primeros tiempos del uso de la AM, el objetivo era producir prototipos lo más rápidamente posible. Sin embargo, aunque la creación rápida de prototipos sigue siendo un factor importante para el uso de la AM. Más recientemente, se está utilizando para fabricar productos de uso final en numerosas industrias.

De nuevo, las oportunidades son infinitas, en Photocentric nuestras impresoras se utilizan para producir piezas en aviones, automóviles, cirugías dentales, implantes médicos, conjuntos de películas, productos de moda, maquinaria agrícola, joyas, ropa deportiva, gafas y muchos más sectores.

Desde el cambio de siglo, la mayoría de las industrias han disfrutado de una revolución digital. Ahora, la AM puede aportar flexibilidad y eficiencia digital a las operaciones de fabricación de la mayoría de las empresas.

Entonces, ¿qué es la fabricación aditiva? En términos sencillos, la fabricación aditiva es el futuro.

¿Cómo funciona la fabricación aditiva?

Como ya se ha dicho, la fabricación aditiva hace referencia a tecnologías que desarrollan objetos tridimensionales capa a capa. Cada capa sucesiva se une a la capa de material anterior.

Sin embargo, el proceso comienza con la creación del objeto requerido. Los objetos se definen digitalmente mediante un software de impresión 3D. Los archivos de diseño asistido por ordenador (CAD) se convierten en archivos .stl que muestran el objeto cortado capa por capa.

Una vez que se produce un boceto CAD, el equipo de AM lee los datos del archivo CAD y coloca o añade capas sucesivas de líquido, polvo, material en láminas u otros, de forma capa a capa para fabricar un objeto 3D. Las distintas impresoras 3D funcionan de forma diferente. El material se deposita, se funde o se cura para fundir la pieza final.

Ejemplos de fabricación aditiva (AM)

SLA

La estereolitografía (SLA), inventada en la década de 1980, fue la primera tecnología de impresión 3D del mundo. Este formato requiere la utilización de tecnología láser para curar capa tras capa de resina de fotopolímero (polímero que cambia de propiedades cuando se expone a la luz). La construcción se produce en un IVA o piscina de resina cuando un rayo láser se dirige a ella y cura la resina. Durante el ciclo de construcción, la plataforma se reposiciona continuamente, disminuyendo el grosor de una capa cada vez. El proceso se repite hasta que se completa la construcción o el modelo.

LCD

La fabricación aditiva de LCD funciona de forma muy similar a la SLA. Sin embargo, en lugar de necesitar un láser, se utiliza una pantalla LCD como fuente de luz para garantizar un proceso más rápido. Con este formato se codifican capas enteras de forma simultánea, en lugar de pequeñas áreas por área. La impresión LCD se beneficia de uno de los mayores avances tecnológicos de los últimos 50 años, con el uso de pantallas de visualización. Puede producir volúmenes mucho mayores que los métodos alternativos, creando nuevos productos a velocidades antes inimaginables. La simplicidad del proceso es su punto fuerte, si se utiliza la luz del día en lugar de la UV, la exposición es uniforme y la máquina estable durante muchos años de uso.

FDM

Junto con el SLA, el proceso de modelado de depósitos fundidos (FDM) implica el uso de materiales termoplásticos inyectados mediante boquillas en una plataforma. Los materiales son polímeros que se convierten en líquido al aplicar calor y se solidifican al enfriarse, antes de aplicar la siguiente capa. El proceso se repite hasta que se completa la construcción o el modelo.

MJM

El modelado por chorro múltiple (MJM) es un proceso de fabricación aditiva similar al funcionamiento de una impresora de chorro de tinta normal, en el sentido de que un cabezal se desplaza a lo largo de las dimensiones x, y, z según sea necesario, aplicando capas de material termopolímero, capa por capa.

Aunque es un proceso muy preciso, los modelos MJM no suelen ser adecuados para prototipos funcionales, ya que los materiales utilizados son algo más frágiles y no son resistentes a los rayos UV. También hay restricciones en la libertad geométrica y altos costes de material en comparación con otros procesos de impresión 3D.

3DP

El 3DP Binder Jetting es un proceso de fabricación aditiva que consiste en construir un modelo en un recipiente donde se deposita selectivamente un agente aglutinante líquido para unir partículas de polvo de almidón o yeso. Las capas de material se unen entonces para formar un objeto. El cabezal de impresión deja caer estratégicamente el aglutinante en el polvo. A continuación, se extiende otra capa de polvo y se añade aglutinante. Poco a poco, la pieza se desarrolla a través de la superposición de polvo y aglutinante.

SLS

Similar en cierto modo a la tecnología SLA, el Sinterizado Láser Selectivo (SLS) utiliza un láser de alta potencia para fusionar pequeñas partículas de plástico, metal, cerámica o vidrio. Durante el ciclo de construcción, la plataforma baja capa por capa. El proceso se repite hasta que se completa la construcción o el modelo. Sin embargo, a diferencia de la tecnología SLA, no se necesita material de soporte, ya que la construcción se apoya en material no sinterizado.

Otros

Aunque existen otras tecnologías de impresión 3D, no vale la pena discutirlas en el uso de la fabricación aditiva.

Ventajas de la fabricación aditiva

Ahorro de tiempo

Aunque no se trata de la creación de prototipos, la fabricación aditiva es ideal para conseguir que los prototipos se hagan rápidamente. Como ya se ha dicho, el proceso permite fabricar piezas directamente a partir de un archivo CAD en 3D, lo que elimina el coste y el largo proceso de creación de dispositivos o matrices.

Flexibilidad de diseño

Como el proceso de fabricación es tan rápido, los cambios en los diseños se pueden realizar de forma continua, lo que permite mejorar la pieza en todo momento sin que se produzcan retrasos drásticos ni aumenten los costes de las actualizaciones de las herramientas.

Geometrías complejas

La fabricación aditiva permite a los ingenieros experimentar con nuevas ideas, diseñando piezas libres de las anteriores restricciones de mecanizado, incorporando complejidades que no son posibles con otros métodos. Ahora es posible incorporar características complejas directamente en la fase de diseño. Las piezas que antes requerían el ensamblaje y la soldadura de varias piezas ahora pueden construirse como una sola, lo que aporta mayor resistencia y durabilidad.

Reducciones de peso

Los diseñadores pueden reducir la necesidad de piezas pesadas adicionales, manteniendo la resistencia e integridad de la pieza, incorporando estructuras en la fase de diseño, lo que elimina la necesidad de materiales y componentes sobrantes.

Medio ambiente

La fabricación aditiva se considera un proceso mucho más respetuoso con el carbono que otros, ya que se producen menos residuos que en la fabricación sustractiva.

En Photocentric hemos inventado la impresión 3D por LCD, que ya es la forma de impresión 3D con menos emisiones de carbono. Ahora estamos desarrollando la siguiente gama de pantallas que utilizan pantallas monocromáticas que dejan pasar el triple de luz que las de color. Utilizando el centrifugado en lugar del lavado y la iluminación selectiva de áreas en un proceso autónomo, podemos ofrecer métodos de fabricación con una huella de carbono aún más baja.

Ahorro de dinero

Al fin y al cabo, las demás ventajas palidecen si el proceso cuesta más al fabricante. Sin embargo, la fabricación aditiva reduce el coste para las industrias de muchas maneras. No más que el coste astronómico de la producción de herramientas, troqueles y accesorios.

Con el aumento adicional de los costes logísticos, el hecho de poder imprimir sus propias piezas in situ ha permitido a los clientes ahorrar miles de euros en el envío de piezas desde destinos lejanos.