El proceso de impresion3D tiene algunos puntos a considerar en su operación

Imprimir en 3D significa reproducir físicamente los que hemos dibujado en la computadora mediante un proceso de manufactura aditiva.

Si hablamos en términos industriales es común que desde el diseño de producto estemos cuidando su manufacturabilidad, la impresión 3D nos ofrece la ventaja de que la complejidad del diseño no importa, aquí te presentamos algunos puntos a cuidar en este proceso.

 

Asumiremos que estamos diseñando  una pieza automotriz (digamos un Intake) de aluminio que se fabrica bajo el proceso de fundición, este tipo de piezas son complejas en su forma y su diseño debe quedar bien definido, siendo así, nos han pedido hacer un prototipo rápido para una junta de revisión, de entrada nuestro diseñador nos entrega el modelo 3D solido terminado que asumiremos que ya fue revisado.


Preparacion o Preproceso
Antes de iniciar nuestro proceso de impresión 3D debemos checar que nuestro diseño no tenga problemas que afecten la fabricación del prototipo ya que el ejemplo que nos pusimos es algo complejo, revisaremos que en nuestro CAD no tengamos paredes delgadas, intersección de superficies, desunión de superficies, etc. Esta revisión la hacemos en nuestro propio diseño CAD. Enseguida debemos exportar el formato de nuestro diseño al formato STL para darle entrada en la máquina de prototipos.

 

 

Imagen de Deskartes

ejemplo de una interfase de software para manejo y reparacion de archivos STL


El formato STL lo leemos en nuestro software de validación y hacemos un re chequeo de la geometría, este tipo de software viene con las herramientas para reparar cualquier situación como las mencionadas anteriormente más una revisión adicional de integridad de geometría. Hay varias marcas de software para reparación y manejo de archivos STL que te pueden ayudar.


Un programa adicional es el software de administración del equipo de impresión 3D, su utilización es para hacer el acomodo de nuestra pieza STL junto con otras que también fabricaremos aprovechando la misma corrida de la pieza. Los laboratorios de impresión 3D siempre buscan hacer la máxima cantidad de piezas en un solo “Build”para maximizar el costo de operación de la máquina, bajo mismos preceptos que los equipos sustractivos como tornos, fresas, etc.


Parte del pre proceso es cargar de material la máquina, si es pequeña introducir sus cartuchos con el material indicado, si es grande llenar sus tanques mediante tinas o hacer las mezclas correspondientes para asegurar que no falte material durante el proceso.

 

prototipo rapido de una carcaza

ejemplo de prototipo terminado en proceso de estereolitografia en termoplastico


Proceso
El equipo recibe el archivo y comienza la operación de impresión, dependiendo del proceso de manufactura aditiva se deben monitorear algunos indicadores visualmente y parámetros de operación, por ejemplo en el proceso de sinterizado donde se producen piezas de plástico, acero o arena se debe monitorearse la cantidad de nitrógeno que se consume, potencia de laser que buscan cuidar las condiciones de uniformidad en el proceso, otros procesos como los de escritorio solo se checan de manera visual.


Las interfaces de las impresoras 3D y máquinas de prototipos despliegan como avanza la solidificación de la pieza a diferentes alturas, y permite variar parámetros sobre la marcha.

Una pieza hecha en acero mediante proceso SLS en el equipo EOS

ejemplo de pieza fabricada como prototipo rapido en el proceso de sinterizado por laser en la maquina EOS


Post proceso
Cuando la impresora 3D termina de fabricar la pieza se procede con el post proceso de la pieza, generalmente es limpieza de la parte con aire más la remoción de sus soportes en caso de que los lleve, en algunos procesos es más complejo y se debe tener una estación de limpieza con herramientas como turbinas de soplo de aire para remover los excedentes de material. En el caso de las impresoras 3D de escritorio prácticamente no requieren post proceso.


Si el proceso de fabricación uso calor, es importante considerar que se pueden cambiar las propiedades del material en el manejo de la pieza en el post proceso inclusive llegan a darse cambios de dimensiones, lo que nos lleva a la consideración que cierto tipo de equipos requieren un ambiente de temperatura controlada.

Video de la empresa Voxeljet sobre su equipo VX800 donde explican su proceso de impresion 3D


Procesos que involucran material como acero o cera, necesitan un proceso adicional en un horno para completar su fabricación. En acero la pieza sale en estado verde muy frágil, estas pieza se meten al horno para infiltrarse y terminar de obtener sus propiedades, como ejemplo este proceso puede tomar varios días para completarse. Los ciclos en piezas de plástico son más cortos.


También se debe proceder a la limpieza del equipo, removiendo todo el excedente de material que dejo el proceso, aquí las impresoras 3D de escritorio requieren mínima limpieza a diferencia de los equipos de oficina o de producción.

ejemplo de prototipos rapido en polvo

ejemplo de impresion 3D de piezas en arena de la empresa Voxeljet


Mantenimiento

El equipo en sí requiere mantenimientos, en ciertos equipos el mismo usuario puede ejecutar esta acción pero en otros se requiere de personal especializado, el contar con la póliza de mantenimiento protege que tenga piezas de reemplazo en caso de daños, no contar con póliza puede resultar caro. Cada programa de cómputo que uses en este proceso debe estar en la última versión, para lograr esto se debe cuidar de hacer uso de software Original y mantener la Licencia vigente.


Planear los consumibles, parte del mantenimiento es monitorear los consumos y demandas del material para dejarlo como historial y planear las siguientes demandas, el material lo vende el fabricante del equipo y es una de las fuentes de donde obtienen más ganancias. El material de fabricación tiene diferentes presentaciones, tinta, alambre, polvo, etc., si tu instalación es de uso industrial seguramente debes planear un lugar de manejo de materiales, ya que si consume espacio.

 

Debes tener en cuenta los tiempos de reabastecimiento ya que el material viene comúnmente de Estados Unidos y debe pasar por aduanas, también tener presenta la papelería del manejo de seguridad del material, MSDS. Si la instalación o taller de prototipos maneja gases debe tener espacios de acceso controlados para una mayor seguridad en la operación.

 

tipico laboratorio de prototipos rapidos

Laboratorio tipico de prototipos rapidos con maquinas de diferentes procesos en la Universidad Virginia Tech

 

Recordemos que la impresión 3D tiene estas ventajas y usos en el sector industrial:

 

-Revisión rápida de piezas en forma física.

 


-Se utilizan como piezas funcionales y de prueba para ensamblarla con otras piezas.

 


-Para presentación de productos, aprobación de proyectos y uso de mercadotecnia.

 


-Pueden usarse como masters para el diseño de herramental en procesos de vaciado.

 


-Solicitar prototipos es más económico que producir su herramental para fabricar pocas piezas.


Para concluir podemos decir que la impresión 3D general es un proceso muy atractivo para las aplicaciones que se le puede usar, el ahorro en manufactura de herramental es una de las más grandes ventajas. Creemos que hay que hacer un esfuerzo para incorporar estas técnicas de fabricación a nuestros proyectos de diseño. Cada día más escuelas incorporan a sus laboratorios una máquina de este tipo para que los alumnos vayan conociendo estas técnicas que son ya parte del día a día en el sector industrial.


Como referencia el gobierno de Estados Unidos recién arranco un programa de fondeo para laboratorios de manufactura aditiva en universidades que respaldara cualquier iniciativa de esta materia y abrió el NAMII, un instituto dedicado en pleno a la investigación de estas técnicas ya que cree plenamente que es el futuro en manufactura.


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