La impresión 3D cuenta con una variedad de diferentes procesos y materiales disponibles, por lo que puede llegar a ser bastante confuso. Es sumamente importante entender que la impresión 3D es en realidad un término general que abarca un amplio grupo de procesos en tecnología 3D.

El llamado “estándar ISO – ASTM 52900”, se creó en 2015 con el objetivo de estandarizar toda la terminología y clasificar cada uno de los diferentes tipos de impresoras 3D. Se han identificado y establecido siete categorías diferentes de procesos de fabricación aditiva, dichos procesos produjeron diez tipos diferentes de tecnología de impresión 3D que las impresoras utilizan en la actualidad.

A continuación, se explicarán los diversos procesos y las respectivas tecnologías 3D que nacen a partir de los mismos.

  • Proceso de impresión 3D: EXTRUSIÓN DE MATERIALES

La extrusión de material es un proceso de impresión 3D en el que un filamento de material termoplástico sólido se empuja a través de una boquilla caliente, fundiéndolo en el proceso. La impresora deposita el material en una plataforma de construcción a lo largo de una ruta predeterminada, donde el filamento se enfría y se solidifica para formar un objeto sólido.

    • Tecnología 3D: MODELADO DE DEPOSICIÓN FUNDIDA (FDM)

Los dispositivos de extrusión de materiales son los tipos de tecnología de impresión 3D más comunes y económicos del mundo. Son usualmente conocidos como modelado de deposición fundida, o FDM. También se les conoce como fabricación de filamentos fundidos, o FFF.

Su funcionamiento se debe a un carrete de filamento que se carga en la impresora 3D y se alimenta a través de una boquilla en el cabezal de extrusión. La boquilla de la impresora se calienta a una temperatura deseada, con lo cual un motor empuja el filamento a través de la boquilla calentada, lo que hace que se derrita.

Luego, la impresora mueve el cabezal de extrusión a lo largo de las coordenadas especificadas, depositando el material fundido en la placa de construcción, donde se enfría y se solidifica.

Una vez que se completa una capa, la impresora procede a colocar otra capa. Este proceso de impresión de secciones transversales se repite, construyendo capa sobre capa, hasta que el objeto está completamente formado.

Impresión 3D – Tecnología FDM

  • Proceso de impresión 3D: POLIMERIZACIÓN DE VAT

La polimerización de VAT, es un proceso de impresión 3D en el que una resina de fotopolímero en una tina es curada selectivamente mediante una fuente de luz. Las dos formas más comunes de polimerización de depósitos son: SLA (estereolitografía) y DLP (Procesamiento de luz digital).

La diferencia fundamental entre estos tipos de tecnología 3D, es la fuente de luz que utilizan para curar la resina. Las impresoras SLA utilizan un láser de punto, en contraste con el enfoque de voxel utilizado por un proyector de luz.

    • Tecnología 3D: ESTEREOLITOGRAFÍA (SLA)

SLA fue la primera tecnología de impresión 3D del mundo. Chuck Hull inventó la estereolitografía en 1986, quien presentó una patente sobre la tecnología y fundó la empresa 3D Systems para comercializarla.

Una impresora SLA utiliza espejos, conocidos como galvanómetros o galvos, uno colocado en el eje X y otro en el eje Y. Estos galvos dirigen un rayo láser a través de una tina de resina, curando y solidificando selectivamente una sección transversal del objeto dentro de esta área de construcción, construyéndolo capa por capa.

Impresión 3D – Tecnología SLA

    • Tecnología 3D: PROCESAMIENTO DE LUZ DIGITAL (DLP)

Este tipo de tecnología de impresión 3D es similar al SLA. La diferencia clave es que DLP puede lograr tiempos de impresión más rápidos en comparación con SLA, ya que utiliza un proyector de luz digital para flashear una sola imagen de cada capa a la vez.

Debido a que el proyector es una pantalla digital, la imagen de cada capa está compuesta de píxeles cuadrados, lo que da como resultado una capa formada por pequeños bloques rectangulares llamados vóxeles.

  • Proceso de impresión 3D: FUSIÓN EN POLVO (POLÍMEROS)

Es un proceso de impresión 3D en el que una fuente de energía térmica induce selectivamente la fusión entre partículas de polvo dentro de un área de construcción para crear un objeto sólido.

    • Tecnología 3D: SINTERIZACIÓN SELECTIVA POR LÁSER (SLS)

A medida que expiran las patentes industriales, estos tipos de tecnología 3D son cada vez más comunes y de menor costo. Un recipiente de polvo de polímero se calienta. A continuación, una cuchilla de recubrimiento deposita una capa muy delgada del material en polvo, sobre una plataforma de construcción. Entonces, un rayo láser escanea la superficie, luego sinteriza selectivamente el polvo y solidifica una sección transversal del objeto.

Cuando se escanea toda la sección transversal, la plataforma de construcción baja el grosor de una capa en altura. La lámina de recubrimiento deposita una nueva capa de polvo sobre la capa recién escaneada, y el láser sinteriza la siguiente sección transversal del objeto. Estos pasos se repiten hasta que todos los objetos están completamente fabricados.

Impresión 3D – Tecnología SLS

  • Proceso de impresión 3D: MATERIAL DE ENCUENTRO (MATERIAL JETTING)

Es un proceso de impresión 3D, que permite imprimir diferentes materiales en el mismo objeto. Gotas pequeñas de material se depositan y curan selectivamente en una placa de construcción. Usando fotopolímeros o gotas de cera que se curan cuando se exponen a la luz, los objetos se forman de una capa a la vez.

    • Tecnología 3D: MATERIAL JETTING (MJ)

Funciona de manera similar a una impresora de inyección de tinta estándar. La diferencia clave es que, en lugar de imprimir una sola capa de tinta, varias capas se construyen unas sobre otras para crear una parte sólida. Además, en lugar de utilizar un solo punto para seguir una ruta que describe el área de la sección transversal de una capa, las máquinas MJ depositan el material de construcción en línea, de esta manera se puede fabricar múltiples objetos en una sola línea sin afectar la velocidad de construcción.

Impresión 3D – Tecnología Material Jetting

    • Tecnología 3D: DROP ON DEMAND (DOD)

Utiliza un par de chorros de tinta, uno deposita los materiales de construcción, que típicamente es un material similar a la cera, mientras que el segundo se utiliza para material de soporte disoluble. Al igual que con los tipos típicos de la tecnología de impresión 3D, las impresoras DOD siguen una ruta predeterminada hacia el material de inyección en una deposición puntual, creando el área de la sección transversal de un objeto capa por capa.

  • Proceso de impresión 3D: BINDER JETTING

Es una tecnología 3D similar a la de SLS, con el requisito de una capa inicial de polvo en la plataforma de construcción. Pero a diferencia de SLS, que utiliza un láser para sinterizar el polvo, Binder Jetting mueve un cabezal de impresión sobre la superficie del polvo depositando gotas de aglomerante que suelen tener un diámetro de 80 micrones. Estas gotas unen las partículas de polvo para producir cada capa del objeto.

    • Tecnología 3D: SAND BINDER JETTING

Son equipos 3D de bajo costo para producir piezas a partir de arena, por ejemplo: Arenisca o yeso. Para los modelos a todo color, los objetos se fabrican utilizando un polvo de PMMA a base de yeso junto con un agente de unión líquido. La gran ventaja de producir núcleos y moldes bajo este proceso, son las grandes y complejas geometrías que se puede producir a un costo relativamente bajo.

El Binder Jetting también se puede utilizar para la fabricación de objetos metálicos. El polvo de metal se une utilizando un agente de unión de polímero. La producción bajo este proceso permite la producción de geometrías complejas mucho más allá de las capacidades de las técnicas de fabricación convencionales.

Impresión 3D – Tecnología Binder Jetting

  • Proceso de impresión 3D: FUSIÓN DE CAMA EN POLVO (METALES)

Este proceso produce objetos sólidos, utilizando una fuente térmica para inducir la fusión entre partículas de polvo metálico de una capa a la vez. Este tipo de tecnologías 3D, emplean mecanismos para agregar polvo mientras se construye el objeto, lo que hace que el componente final quede encerrado en el polvo metálico. Las principales variaciones en las tecnologías de fusión en polvo de metal provienen del uso de diferentes fuentes de energía; Láseres o haces de electrones.

    • Tecnología 3D: SINTERIZACIÓN DIRECTA POR LÁSER DE METAL (DMLS) / FUSIÓN SELECTIVA POR LÁSER (SLM)

Tanto la sinterización por láser directo de metal (DMLS) como la fusión por láser selectiva (SLM) producen objetos de manera similar a SLS. La principal diferencia es que estos tipos de tecnología de impresión 3D se aplican a la producción de piezas metálicas.

DMLS no funde el polvo, sino que lo calienta hasta un punto para que pueda fusionarse en un nivel molecular. SLM utiliza el láser para lograr una fusión total del polvo metálico formando una parte homogénea. Esto da como resultado una pieza que tiene una temperatura de fusión única (algo que no se produce con una aleación)

Impresión 3D – Tecnología SLM

    • Tecnología 3D: FUSIÓN DE HAZ DE ELECTRONES (EBM)

A diferencia de otras técnicas de fusión de lecho en polvo, la fusión por haz de electrones (EBM) utiliza un haz de alta energía, o electrones, para inducir la fusión entre las partículas de polvo metálico.

Un haz de electrones enfocado explora una fina capa de polvo, lo que causa la fusión y la solidificación localizadas en un área de sección transversal específica. Estas áreas están construidas para crear un objeto sólido.

En comparación con los tipos de tecnología de impresión 3D SLM y DMLS, el EBM generalmente tiene una velocidad de construcción superior debido a su mayor densidad de energía.

Como se pudo apreciar, la tecnología de impresión 3D cuenta con una amplia gama de tipos de tecnologías que se adecúan a muchas variaciones, herramientas, recursos y procesos que buscan encontrarles solución a diversas situaciones. Es importante el tener un conocimiento acerca de cada uno de los tipos de impresión 3D, ya que de esa forma se puede saber qué tipo de impresoras 3D utilizar en el caso o situación precisa.

En un mundo en el que la tecnología crece segundo a segundo, es de suma importancia el estar a la vanguardia de los procesos tecnológicos de punta. Hoy en día, la tecnología 3D es vital para el desarrollo adecuado de todos los ámbitos existentes.

 

 

 

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