Son tantos los beneficios de la impresión 3D que mucha gente la utiliza ya para su empresa de ingeniería, biblioteca, hobby o negocio personal.
Se puede imprimir con una gran variedad de materiales, pero un gran añadido al mundo de la impresión 3D es la plataforma de impresión 3D en metal.
Últimamente, las impresoras 3D normales pueden trabajar con metales como el cobre y el bronce.
Incluso se ha demostrado que las impresoras 3D de metal pueden trabajar con acero inoxidable.
Una impresión metálica 3D básica puede crear 250 x 150 x 150 mm, pero los modelos industriales están ayudando incluso en la automatización y los montajes mecánicos.
Hay una serie de temas informativos con respecto a la impresión 3D de metal de la supervisión de los costos generales, lo que los tamaños de impresión 3D de metal produce si alguien puede utilizar filamentos de metal dentro de las impresoras, así como desacreditar las ideas erróneas con respecto a la impresión 3D de metal.
Por último, habrá una breve entrevista con un profesional de las impresoras 3D de metal. Hay mucho que cubrir, pero vale la pena leerlo.
¿Pueden las impresoras 3D imprimir metal?
Muchas impresoras 3D utilizan resina o filamentos para imprimir sus diseños, pero el abanico de posibles materiales se está ampliando.
La Fundición Virtual ha creado una forma de imprimir en 3D con productos de vidrio y cerámica sin necesidad de actualizar una impresora 3D actual que la mayoría de la gente tendría. La gran pregunta es cómo funciona todo esto.
La combinación habitual es plástico altamente infundido (alrededor del 11,5%) junto con una masa de polvo de metal del 88,5% para que las impresiones sean pulidas y post-procesadas para eliminar los trozos de plástico, el resultado es un producto de metal puro.
La Fundición Virtual sigue esforzándose por mejorar el proceso para que apenas se encuentre un 8% de plástico en los productos metálicos acabados.
Se dice que los materiales se contabilizarán a grandes porciones cuando se llegue a productos a corto plazo en la impresión 3D, ya que Virtual Foundry espera ofrecer respuestas inmediatas en la continuación de la producción de productos reales de impresión de metal para que sean útiles desde el campo médico hasta la construcción.
¿Lo mejor? Todavía se puede lograr todo esto con una impresora 3D de escritorio común, rivalizando con cualquier máquina comercial.
Las impresoras de consumo ofrecen un compromiso en el precio para prometer una mayor resolución con una velocidad más rápida. La adición de filamento metálico con la impresora 3D supuso que de repente son capaces de producir productos de cobre y bronce sin necesidad de un horno.
No tienes que esperar 48 horas para tener tu impresión metálica completa como se ve en las máquinas comerciales. En su lugar, su impresión podría tardar tan sólo cinco horas en producirse, lo que abarata los costes y acelera los resultados. Fuente
¿Qué se puede hacer con la impresión 3D en metal?
Al igual que una impresora 3D está diseñada para crear figuras, piezas de plástico, etc. la impresión 3D en metal ayuda a la fabricación de piezas heredadas, herramientas de automatización de líneas y prototipos funcionales de fundición, por nombrar algunos usos.
Esto beneficia en gran medida a quienes utilizan modelos geométricos como la libertad de añadir características en un lapso de tiempo más corto.
También existe la ventaja de la automatización total, ya que las impresoras 3D de metal requieren un tiempo mínimo del operador.
El software puede crear automáticamente trayectorias de herramientas a partir de ajustes configurables sin necesidad de una fabricación previa cuando se trabaja con el nuevo material.
Usted crea las selecciones y configura la plantilla y luego la impresión 3D se encarga del resto.
¡Por último, la configuración mínima de las herramientas hace que los métodos tradicionales de impresión 3D, como el fresado, el moldeado, el torneado, para la fabricación de herramientas personalizadas o de moldes, se hace más fácil con las impresoras 3D de metal, ya que pueden hacer el trabajo extra de la máquina por lo que todo lo que tienes que hacer es pulsar el botón de impresión! Fuente
¿Para qué sirve la impresión 3D en metal?
El uso de la impresión metálica 3D ayuda principalmente a simplificar los ensamblajes, a optimizar las geometrías y a realizar un inventario digital de las piezas antiguas.
Al simplificar los ensamblajes, la consolidación tiene la capacidad de trabajar con geometrías solicitadas más complejas.
En el pasado, las piezas separadas se han dividido en diferentes segmentos de tiempo debido a las limitaciones actuales de diseño en la fabricación.
Por lo tanto, el espacio de diseño para la fabricación adicional se convierte en algo diferente a la forma tradicional de imprimir con la capacidad de planificar la cantidad de material que se necesita para hacer una parte que tener que tomar más lejos para otra impresora para manejar.
El uso de un sistema de flota basado en la nube de una impresora 3D de metal ayuda al usuario a gestionar el diseño solicitado y producir las piezas sin importar dónde se encuentre la impresora 3D. Fuente
¿Puedo utilizar filamento metálico en una impresora 3D?
La respuesta corta es que sí. Al igual que los filamentos de madera, los filamentos de metal están hechos de materiales molidos con PLA junto con un polímero para unir todo para la impresión.
Esto significa que cuando el producto final se imprime, se sentirá exactamente como el metal real se siente.
Los materiales que actualmente están disponibles son el acero inoxidable, el bronce, el cobre, el acero y el latón, ya que los filamentos metálicos no pueden ser más pesados que los metales sólidos.
Por ejemplo, si alguien hiciera una figura de latón sería más ligera que una figura de latón real porque las partículas de metal están unidas por PLA y pegamento. Fuente
Aunque hay un montón de beneficios cuando se imprime con filamentos metálicos, como tener bajas barreras de entrada, menor consumo de energía, tener bajos costos generales de hardware y fácil uso para los propietarios.
Una tecnología madura como la FFF ayuda a la flexibilidad del hardware en la personalización de los productos y proporciona un enfoque más seguro al no tener productos químicos de impresión o de unión. Fuente.
Otras ventajas son tener las características metálicas acabadas con el atractivo de crear un producto estético, no necesitar una alta temperatura para extruir y ser más pesado que otros filamentos.
Los contras, sin embargo, son tener que requerir una boquilla resistente al desgaste, ser consciente de que las piezas impresas pueden ser muy frágiles, y tener atascos, mientras que en general es relativamente caro de fabricar.
Con la presencia de polvo de metal, el filamento se vuelve más pesado que los moldes de plástico estándar.
La impresión con PLA relleno de metal pesará más a pesar de que los ajustes se imputen igual y consuman la misma cantidad de materiales.
Los filamentos rellenos de metal pueden ser abrasivos y extruirse por los extremos calientes.
Es importante actualizar las boquillas nuevas para imprimir de forma eficiente, ya que las boquillas de latón estándar pueden volverse demasiado blandas y desgastarse más rápido.
Existen filamentos metálicos similares en el mercado para colorear de forma metálica pudiendo añadirse al filamento anterior que no contiene polvo metálico.
Si bien no comparte los mismos beneficios mencionados anteriormente será capaz de crear materiales que contengan polvos metálicos reales para un mejor peso/sensación metálica. Fuente
¿Cuáles son los costes de la impresión 3D en metal?
En cuanto al precio, todo depende de lo que busques. Dependiendo de su preferencia de la maquinaria, la precisión de la empresa, las capacidades y limitaciones, todos los factores juegan en lo que debe obtener.
Otros componentes como la forma en que la impresora 3D es el poder operado por los ventiladores de refrigeración, extremos calentados, motores paso a paso, y la plataforma calentada para la construcción.
Algunos costos promedio son los siguientes:
- Fusión selectiva por láser/sinterizado directo de metales ( piezas tradicionales de impresión de metales ): Una sola pieza cuesta alrededor de 456€.
- Un escritorio completo con un sistema de impresión metálica de estudio (la impresora 3D, la estación de desbobinado, la estación de sinterización) cuesta alrededor de 91400- 138000 €.
- Los polvos metálicos especializados pueden rondar los 365 €/kg.
Para obtener más información sobre los costes de fabricación interna de metales y los costes de fabricación externa, visite esta fuente.
El reciente aumento de los precios del uso de la impresión 3D se debe a que la tecnología simple se utiliza en aparatos con diferentes campos de trabajo.
Al tener mayores costes de entrada durante el desarrollo inicial, tanto los modelos de impresoras 3D como los materiales eran caros.
Con las recientes mejoras de diversas tecnologías, las máquinas y los materiales están bajando de precio, a medida que la impresión 3D se hace más accesible y razonable para los presupuestos de las empresas. Fuente
Las escuelas y las pequeñas empresas necesitarán máquinas que utilicen la tecnología FDM o modelado por deposición fundida , como la Replicator+, la Z18 o la Method de MakerBot.
Las máquinas FDM pueden utilizar materiales 3D como el PLA y el ABS, que son el ácido poliláctico y el estireno de acrilamida y butano, ambos termoplásticos.
Los termoplásticos funcionan con la impresora calentando el producto para que sea blando y tenga una capacidad de moldeado flexible.
Una vez que el material puede solidificarse, la forma general es capaz de enfriarse.
Esto hace que el PLA sea ventajoso en comparación con el ABS. El PLA puede mostrar menos alabeo/curvatura e imprime sin necesidad de una placa de construcción calentada.
Tener un almacenamiento eficiente del filamento es importante a la hora de ahorrar costes cuando se almacena correctamente el filamento para conservarlo o arruinar toda la bobina de material.
El modelo impreso en 3D tiene que ser del tamaño solicitado y si se puede trabajar con el mismo propósito en una escala más pequeña se ahorra en material, además de ahuecar el interior del diseño del material.
Si se puede reducir el porcentaje de relleno siempre que sea posible, esto también ahorra material y el producto termina más rápido.
Preguntas generales sobre la impresión 3D en metal
¿Por qué es tan cara la impresión 3D en metal?
La fabricación aditiva (AM) es la tecnología que ha revolucionado la posibilidad de crear piezas metálicas a partir de la impresión 3D de metales.
Para sustituir la vía tradicional, la tecnología debe mantener la racha de competitividad.
Existen variantes de proceso cuando se imprime en 3D con metal y los sistemas pueden divergir cuando se construye con materias primas.
Esto significa que, si bien los distintos métodos pueden ofrecer diferentes soluciones a las empresas, el coste de producción de las piezas metálicas varía en función de la técnica con la que se trabaje y de la complejidad del proyecto.
En general, los principales costes de la impresión 3D en metal van a venir de la máquina que se utilice en general.
Su máquina de impresión va a tomar en el 40% de la materia prima que ocupa el 25% del costo total con el resultado de 15% en los costos de mano de obra.
Hay que tener en cuenta el postratamiento y la preparación de cada producto.
Las materias primas utilizan un método común llamado » atomización con gas.»
El metal se funde antes de ser colocado en el material fundido que pasa a través de la boquilla mientras el aire de alta velocidad rompe el flujo.
Las gotas crean y solidifican rápidamente el polvo, lo que da lugar a altas temperaturas y a requisitos tecnológicos avanzados.
Por suerte, existe la posibilidad de que los nuevos proveedores de polvo reduzcan el coste a medida que se produzcan más entradas en el mercado.
También hay procesos de impresión 3D en metal que parten del diseño del producto en primer lugar y que siguen los diseños específicos para la AM mediante un software llamado Diseño Generativo.
El Diseño Generativo de Auto-desk se utiliza para crear diseños optimizados con la gestión de los costes de tiempo y de licencia del software haciendo que la pieza impresa en 3D aumente económicamente.
¿Cuáles son los tamaños típicos de construcción para un sistema de impresión 3D en metal?
El tamaño medio es de 250 x 150 x 150 mm, aunque las máquinas más grandes pueden construir hasta 500 x 280 x 360 mm.
Aunque esto es teniendo en cuenta la precisión de la impresora 3D de metal con dimensiones para lograr aproximadamente ± 0,1 mm. Fuente
¿Qué tan fuertes son las impresiones 3D de metal
Con el diseño de métodos controlados por ordenador para hacer capas de acero inoxidable, se pueden hacer estructuras de material muy controladas, desde nanoescalas hasta escalas de micras. Esto también ayuda a una impresora 3D de metal a construir estructuras de paredes celulares para evitar fracturas en el producto final.
Cuando se realizaron las pruebas, el resultado final fue que el acero inoxidable impreso en 3D se hizo 3 veces más fuerte que el acero inoxidable fabricado convencionalmente.
Empresas como Sculpteo, crearon polvo metálico compuesto principalmente por 66-70% de hierro, 16-18% de cromo, 11-14% de níquel y 2-3% de molibdeno para que el material metálico resultante tuviera una fuerte resistencia a la corrosión.
Esto supone una victoria a la hora de producir piezas necesarias en el campo de la medicina con cirugía endoscópica y ortopédica.
Aunque este material también puede ayudar en la creación de relojes y productos de joyería. Fuente
¿Cómo se hace?
Para conseguir una impresión 3D de metal resistente, la configuración comienza como una capa de polvo de partículas metálicas de aleación sobre una superficie plana.
El ordenador controla el rayo láser de alta potencia de un lado a otro de la superficie para que las partículas sean golpeadas y se fundan para obtener un resultado de fusión.
La superficie desciende y se repite otra capa de polvo con el ciclo de calentamiento. La repetición de este proceso permite crear motores para cohetes.
Desmontando conceptos erróneos sobre la impresión 3D en metal
1. La impresión 3D en metal es demasiado cara
Si bien es cierto que algunos sistemas de AM en metal pueden costar millones de dólares, existen opciones para realizar proyectos en metal con impresoras 3D por debajo de los 19.000 €.
Ejemplos de esto son empresas como Xact Metal, Laser Melting Invocations, y One Click Metal que se especializan en camas de polvo de metal siendo una fusión con la tecnología.
Metal X y Studio System tienen posibilidades con la impresión 3D de metal con precios más bajos por debajo de 180 € para facilitar las finanzas de la oficina.
2. Los sistemas de AM de metal son similares entre sí
En realidad, existen cinco tecnologías clave de impresión 3D en metal con diferentes requisitos y usos funcionales.
Con las impresoras 3D que utilizan lechos de polvo de metal como Power Bed Fusion, se utilizan varias técnicas iguales como la fusión de capa sobre capa, pero el enfoque de la tecnología es diferente con varias tomas diferentes sobre cómo realizar la tarea.
VELO3D es una de ellas, ya que la impresora 3D de fusión de lecho de polvo cuenta con un mecanismo de recubrimiento para métodos estrechamente integrados con el software.
El sistema se proporciona entonces con la impresión de piezas de metal sin estructuras de soporte.
Para obtener más guías diferentes sobre la impresión 3D en metal, consulte la Guía definitiva de la impresión 3D en metal.
3. Las piezas metálicas convencionales son inferiores a las piezas metálicas impresas en 3D
Los fabricantes no están seguros de si la calidad es la misma para las piezas convencionales y las piezas metálicas impresas en 3D debido a la idea errónea de que la impresión 3D en metal es en general.
Aunque se ha demostrado que la tecnología maneja la calidad de las piezas impresas en 3D.
El resultado es que puede llegar a ser igual o superar el procedimiento normal de las piezas fabricadas.
Al ver los resultados de las piezas metálicas de AM en motores de cohetes, piezas de turbinas e intercambiadores de calor, el metal de calidad puede lograr las tareas que se le exigen.
4. El polvo de metal reduce los resultados globales de las propiedades del material
Se han realizado múltiples estudios sobre cómo el reciclaje de la energía metálica con los controles adecuados no afecta a las funciones mecánicas generales y permite que el PBF basado en láser sea un proceso de AM eficiente en general.
Stratasys Direct Manufacturing realizó una investigación sobre el impacto de las piezas metálicas recicladas en las superaleaciones con base de níquel.
Se utilizaron diferentes parámetros para determinar las diferentes resistencias de las piezas impresas en 3D, lo que dio como resultado que las piezas recicladas tenían muy poca influencia en la temperatura utilizada en propiedades como el Inconel 718 y el 625. Fuente
Mi entrevista con un fabricante de impresoras 3D de metal
Hablé con un caballero llamado Rodger, que trabaja para 3DX Industries que se especializa en la impresión 3D de metal.
A continuación, la mini-entrevista realizada:
¿Cuáles son los usos más comunes de esta tecnología?
Los pedidos de los clientes son muy versátiles y los más grandes provienen de lugares como la medicina, el petróleo y el gas. Incluso recibimos pedidos de aviones.
Cuando nos dan un proyecto, recibimos diseños de lo que hay que hacer o incluso fotos.
En los pedidos de medicina, fabricamos piezas que se utilizan para la educación y la formación, y en los de petróleo y gas, fabricamos piezas o herramientas.
¿Qué hay que saber sobre el desarrollo de productos de la impresión 3D en metal?
Un conocimiento de DFAM* para la fabricación de piezas de metal.
En el pasado, si una pieza era demasiado cara para que la máquina la produjera, el proyecto en general quedaba chapucero.
Hoy en día, con la impresión 3D en metal, hay más libertad sobre cómo diseñar un proyecto y no preocuparse de otras dificultades de fabricación.
*Diseño para la fabricación aditiva: diseños que permitan la capacidad de fabricar aplicando la fabricación aditiva.
¿Qué tipo de empresas están comprando estas impresoras?
Para el petróleo y el gas, hemos hecho trabajos para la empresa Halliburton y las restauraciones de coches, que es un trabajo popular.
En cuanto a los proyectos médicos, recibimos pedidos de Pacific Research, Siemens Healthineers y Saw Bones.
