Técnica con sinterización selectiva por láser (SLS)
Es otra de las tecnologías en base a la Fusión de lecho de polvo.
Como hemos visto anteriormente los materiales que se utilizan en la fusión por haz de electrones son metales pulverizados. En la sinterización selectiva por láser retomamos los materiales más usados en la impresión 3D: los plásticos, las ceras y los vidrios, aunque en esta ocasión, pulverizados. La sinterización de los materiales se efectúa gracias a un rayo láser CO2.
La tecnología SLS se debe a Carl Deckard, que en 1980 la patentó siendo estudiante de la Texas University, bajo la tutela del ingeniero y profesor Joe Beaman.
El proceso de sinterización consiste en aplicar calor hasta una temperatura menor al punto de ebullición sobre un compactado de material cerámico o metálico pulverizado. Esto transforma el compactado en un sólido cuyas partículas se unen químicamente.
Una vez dispuesto el material pulverizado en una fina capa sobre la plataforma de impresión un láser CO2 incide en lugares elegidos, provocando un aumento de temperatura que sinteriza el polvo.
Finalmente, se deja enfriar la pieza dentro de la máquina, se recicla el material sobrante y se aplica un tratamiento mecánico a la pieza para conseguir un buen acabado.
Como hemos apuntado al principio, los materiales que pueden usarse en estos procesos abarcan una horquilla amplia: nylon, compuestos de nylon y fibra de vidrio, poliestireno e incluso metales como el titanio, acero…
La tecnología SLS es muy usada en las industrias aeroespacial y de automoción, ya que se pueden conseguir piezas funcionales y lo suficientemente perdurables. Gracias a la gran variedad de materiales que soporta esta tecnología y su alta velocidad de impresión, las empresas cada vez fabrican más piezas diferentes mediante ella.
Los principales inconvenientes de los procesos SLS son el acabado irregular y la escasa oferta de colores.
Fusión de lecho de polvo: Fusión selectiva por Láser (SLM)
SLM son las siglas de selective laser melting. La SLM funciona como las demás tecnologías de impresión 3D. La característica que diferencia a la fusión selectiva por láser de las demás es que el láser de alta energía que calienta el lecho de polvo es de fibra de iterbio.
La SLM se incluye en los procesos de sinterización, pero en este caso se suele alcanzar el punto de ebullición, con lo que no es siempre correcto equipararlo completamente con ellos. Realmente, la fusión selectiva por láser es similar la fusión por haz de electrones, salvo por la fuente de calor.
La cámara donde transcurre el proceso de fusión contiene algún tipo de gas inerte como argón para facilitar la conservación de las características de los materiales y la eficacia del láser. Como hemos dicho, no se produce exactamente una sinterización, más bien se da un proceso de soldadura.
Los materiales utilizados en la SLM son metálicos: titanio, cromo cobalto, acero inoxidable, acero y aluminio.
Esta tecnología es idónea para fabricar objetos complejos con canales, huecos…Por ejemplo, es muy útil para la industria aeroespacial, ya que el diseño y fabricación tradicional presentan algunas limitaciones en algunos casos.
Los residuos se recogen y reutilizan. Como en los demás procesos de lecho de polvo, el acabado de las piezas es rugoso y precisa de un tratamiento mecánico para conseguir un mejor acabado.
Técnica con inyección de aglutinante
Conocido en inglés como Binder Jetting el proceso de inyección por aglutinante no está englobado en los procesos catalogados como de lecho en polvo; Sin embargo, comparte esta característica. También comparte similitudes con los procesos de inyección de material.
La tecnología de Inyección de aglutinante tiene dos variantes denominadas Plaster based 3D Printing (PP) y Powder Bed and Inker Head PBIH.
Fue desarrollada en los inicios de la década de los 90 en el prestigioso Massachusetts Institute of Technology. A partir de 1995 la empresa Z Corporation se encarga de evolucionar esta tecnología. Unos años más tarde, la empresa pionera en la fabricación aditiva 3D Systems adquiere a Z Corporation.
Este tipo de fabricación aditiva funciona de una forma análoga a la impresión tradicional y a la impresión 3D por inyección de material: una capa o lecho de polvo hace las veces del papel y resinas plásticas fundidas (aglutinante) emulan a la tinta.
Un rodillo dispone una fina capa de material en polvo sobre la plataforma de impresión, se vierte cierta cantidad de aglutinante en los lugares indicados por medio de un cabezal; se habilita una nueva capa de polvo y se vuelve a inyectar aglutinante. El proceso se repite hasta la finalización de la pieza.
La capa de material pulverizado sirve como estructura de soporte de la pieza; una vez finalizada, el polvo sobrante se elimina mediante aire a presión. Luego, se baña la pieza en un preparado líquido que penetra en cualquier porosidad, lo que refuerza sus propiedades y su aspecto estético. A pesar de este tratamiento, los objetos creados con esta tecnología suelen ser frágiles que las fabricadas con otras tecnologías de impresión 3D.
La inyección por aglutinante soporta multitud de materiales: cristal, acero, resinas, aluminio, ceras, plata, cerámicas… es una tecnología de uso sencillo y el coste de trabajar con metales es el más reducido. Sus principales usos son la fabricación de prototipos y pequeñas herramientas.
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