IMPRESIONES 3D

Técnicas de prototipado Rápido

Para comparar las diferentes técnicas que vamos a explicar, estableceremos una clasificación. Las vamos a diferenciar entre técnicas de prototipado aditivas, aquellas en las que se realiza aporte de material; y técnicas sustractivas, aquellas en las que se retira material hasta adoptar la forma deseada. También diferenciaremos entre aquellas en las que se prototipa punto a punto o por capas completas. Empleando o no láser y, por último, según la fase del material de suministro, líquida, sólida o en polvo.

Técnicas Aditivas

Esterolitografia

Estereolitografía fue la primera técnica de prototipado. Utiliza la estratificación para la construcción de un modelo de diseño. La máquina estereolitográfica tiene un contenedor lleno de una resina líquida fotopolimérica (monómero fotosensible) que polimeriza o solidifica al recibir radiación luminosa. Es decir, el láser de radiación ultravioleta o visible traza cada sección del modelo CAD sobre la plataforma horizontal móvil con la resina, materializando así el modelo CAD de la parte.

El proceso empieza con el elevador situado a una distancia de la superficie del líquido igual al grosor de la primera sección a imprimir. El láser sigue la superficie de la sección y su contorno. Una vez solidificada esta sección, el elevador baja su posición para situarse a la altura de la siguiente lámina. Se repite dicha operación hasta conseguir la pieza final. Como consecuencia, la creación de los prototipos se inicia en su parte inferior y finaliza en la superior.

La solidificación se puede hacer punto a punto o capa a capa, y posteriormente se realiza el post-curado en un horno. Tiene buen acabado superficial, es rápido y preciso. Sin embargo las resinas son tóxicas y caras, y los modelos frágiles.

En este video se puede ver el proceso

      

Curado en Base Solida

El Curado en Base Sólida es un proceso similar al anterior, porque también solidifica un fotopolímero o resina fotosensible.

Primeramente se genera un modelo CAD dividido por capas. Para cada capa se genera una máscara (o contorno de capa) con el negativo de la forma deseada. Se distribuye una capa plana y delgada de fotopolímero líquido sobre la superficie de trabajo o base, y se coloca la máscara encima. Se expone entonces a una fuente UV de alta energía, que llega desde un cabezal óptico móvil e irradia todos los puntos de la sección simultáneamente. El líquido expuesto a la fuente solidifica y el que queda oculto por la máscara queda en estado líquido. Acto seguido se limpia el área de trabajo con un rodillo, retirando el líquido sobrante (que es reutilizable) y se rellenan las áreas abiertas de la capa con cera caliente, la cual servirá de sostén al enfriarse.

Las ventajas son la alta velocidad, una resistencia aceptable y que no es obligatorio el uso de soportes. Como contra, el equipo necesario es de uso complejo, no es posible fabricar piezas con huecos y se emplean grandes cantidades de resina y cera.
En este video se puede ver el proceso

  

  

Sinterizado Selectivo Láser

El Sinterizado Selectivo por Láser es una técnica en la que un láser sinteriza el material de base en forma de polvo, capa a capa, consiguiendo que las áreas seleccionadas se fundan y solidifiquen. El modo de generación de las piezas es similar a la Estereolitografía, en el que los elementos son generados de capa en capa, iniciando el proceso por las cotas más bajas y terminados por las superiores. El material sobrante es reutilizable.

En este proceso. un haz de láser es reflejado mediante espejos sobre una fina capa de polvo que se ha depositado en una cuba, y que ha sido calentada a una temperatura ligeramente inferior al punto de fusión del polvo. Este láser realiza el aporte de energía necesaria para fundir las partículas de polvo logrando que éstas se unan las unas a las otras.

El aporte de nuevas capas se efectúa mediante un cartucho de alimentación, a través de un pistón que expulsa polvo a la superficie. El rodillo de nivelación se encarga de extender esta nueva capa de polvo de manera uniforme para ser sinterizado. Este proceso se repite una y otra vez hasta estar la figura terminada.

Es una técnica atractiva porque permite la fabricación de piezas con buena precisión a partir de materiales muy distintos (policarbonato, nylon, ABS, metales, cerámicos) y cualquier geometría. Además, no precisa de proceso de post-curado ni materiales de soporte. Por el contrario, es un proceso lento y emplea equipos complejos.
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Modelado por Deposición Fundida

El Modelado por Deposición Fundida (MDF o FDM en sus siglas inglesas) es la técnica mediante la cual un filamento se desenrolla de una bobina (o carrete de material) y abastece material hacia un extrusor. Este cabezal funde el material para extruirlo, y lo deposita sobre las capas inferiores más frías, desplazándose por la cama de impresión de acuerdo con la geometría requerida. De esta forma, capa a capa, se genera el modelo de la pieza a fabricar.

El plástico se endurece nada más salir del cabezal de extrusión y se adhiere a la capa de abajo. Para sustentar las zonas en voladizo de la pieza, se extruye un segundo material de soporte que se elimina fácilmente,

Esta técnica se ha convertido en la técnica aditiva más utilizada por sus grandes ventajas, entre las que se encuentran el uso de materiales de bajo coste, inodoros, seguros y no tóxicos, la gran variedad que pueden ser utilizados, la estabilidad que presentan los modelos, y la facilidad de manejo y mantenimiento. Como desventaja, puede resultar lento para piezas de gran tamaño.

El proceso de MDF se puede visualizar en este vídeo.

  

  

Finalmente

A lo largo de este curso, nos centraremos en el Modelado por Deposición Fundida. Mas adelante en el curso analizaremos el movimiento RepRap, que surgió en el 2009, después de que expirara la patente que la compañía americana Stratasys tenía sobre la tecnología de Modelado por Deposición Fundida.