Cómo Fortalecer las Piezas Impresas en 3D

La fabricación aditiva está ganando inercia gradualmente en las diferentes ramas de la industria. Sin embargo, uno de los principales obstáculos es la resistencia y el rendimiento de las piezas: la necesidad de fortalecer las piezas impresas en 3D es primordial. Dado que el material más utilizado en las impresoras 3D es una forma de polímero o plástico, las limitaciones en el tipo de piezas que se pueden fabricar a través del proceso y su durabilidad están a la vista de todos. Afortunadamente, ha habido una serie de desarrollos recientes y posibilidades futuras cuando se trata de fabricar piezas más fuertes, capaces de rivalizar y competir con las de acero y composite. La capacidad de fortalecer las piezas impresas en 3D agregaría una nueva capa de valor al proceso de impresión 3D.

Nuevos procesos en la fabricación Aditiva:

Los primeros esfuerzos para fortalecer las piezas impresas en 3D se centraron en el simple uso de material de alta resistencia y, por lo tanto, en adaptar las impresoras 3D a los requisitos de dicha deposición. SLS (también hay otros procesos) es un método utilizado en la fabricación aditiva para proporcionar piezas de alta resistencia y componentes de construcción con condiciones de trabajo muy solicitadas. Estos procesos están disponibles comercialmente en diferentes empresas y se conocen como SLM (Fusión Selectiva por Láser), EBM (Fusión por Haz de electrones) y DMLS (Sinterización Directa por Láser de Metal). Se basan en un método de deposición de polvo para esparcir capas de polvo y construir capas que se unen o funden juntas.

Sin embargo, estos procesos son muy caros y exigentes en términos de recursos y consumo de energía. Además, su uso todavía está restringido a unos pocos componentes, dada la complejidad de la inspección de las piezas y los costosos protocolos de análisis, si no disponibles, para ellos (necesarios para fines de certificación y pruebas).

Refuerzo de fibras:

Desde el aumento de los compuestos, “todo es mejor con un puñado de fibras lanzadas” se convirtió en una tendencia durante algún tiempo. Por lo tanto, introducir fibras de carbono cortas en la resina de la impresora 3D fue un desarrollo comprensible. Después de todo, la resina actuará como una matriz y las fibras proporcionarán las propiedades mecánicas deseadas en una parte fuerte. No hace falta decir que muchos aprendieron a sus gastos que no, tirar un puñado de fibras largas y, lo que es peor, cortas de carbono/vidrio en el caldero no mejorará sus piezas. En todo caso, pueden resultar desastrosos debido a la negligencia de la anisotropía de estos componentes y al desconocimiento de la cantidad de cálculos y estudios que requieren antes de incluirlos en un compuesto y estructurarlos en un uso específico. Se está investigando la micromecánica de las capas y la dinámica de fluidos de la resina reforzada para comprobar la previsibilidad de la orientación de las fibras y sus propiedades dentro del proceso FDM.

Enrutamiento de fibra:

Hay una forma más informada de incluir fibras en una parte impresa en 3D: ya sea a través de algunas marcas de impresoras 3D que permiten al usuario elegir el enrutamiento de fibra y, por lo tanto, la orientación mientras construye las capas, o a través de la composición manual rellenando una carcasa impresa en 3D de la pieza deseada. Ambos métodos son ampliamente utilizados por los aficionados. Si bien estos métodos pueden dar resultados satisfactorios, requieren un tratamiento posterior extenso y no se utilizan en piezas a gran escala, y mucho menos para fines industriales.

Adaptación de piezas:

En ocasiones, se requerirá una revisión completa del modelo de las piezas cuando se envíe a una cortadora. Desde reconsiderar las formas hasta escalar la geometría y modificar ciertas características, hay varios trucos para imprimir en 3D. Para garantizar que una pieza sea resistente por sí sola, se ensamblará con soportes o se tratará con calor y un revestimiento especial. Estos procesos son los más comunes que se utilizan actualmente e implican que todavía hay trabajo necesario para fomentar el uso generalizado de la AM.

Aunque se está investigando el aspecto viscoelástico del flujo del molde, la orientación corta de la fibra y el grado de control que podemos tener, se han obtenido algunos resultados prometedores. Muy pronto podremos automatizar todo el proceso y llegar a una situación en la que el vertido de un puñado de fibras de carbono cortas en la máquina dará como resultado una orientación adecuada dentro de una pieza impresa en 3D. Si bien todavía hay mucho trabajo por hacer, no hay duda de que el proceso necesario para fortalecer las piezas impresas en 3D se está moviendo en la dirección correcta.

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