La impresión 3D es una tecnología en rápido desarrollo actualmente reconocida como el futuro de la producción de series cortas.
Sin embargo, no siempre fue tan optimista. Cuando apareció la impresión 3D hace varias décadas, fue tratada como una curiosidad bastante impresionante pero lenta que no encontraría aplicación real. A veces se utilizaba para diseño y prototipado, pero nunca estuvo destinada a convertirse en uno de los métodos básicos de producción.
Sin embargo, aquellos que no predijeron bien para las impresoras 3D no podían estar más equivocados. En los últimos 10 años, la tecnología de impresión 3D - y en metal - se ha desarrollado hasta el punto de que ha atraído a muchos fabricantes líderes y está encontrando aplicaciones en áreas cada vez más nuevas de la industria.
Impresoras 3D de Metal
En los últimos años, ha habido un fuerte aumento tanto en la oferta como en la demanda de impresoras 3D de metal. Los fabricantes están introduciendo constantemente nuevas soluciones para la fabricación aditiva de metales, que son más rápidas, más fáciles de usar y más eficientes, además de permitir el uso de un mayor número de diferentes metales.
Por esta razón, un número creciente de empresas están utilizando tecnologías de impresión 3D en metal para producir piezas y prototipos metálicos, beneficiándose también de la mayor libertad de diseño resultante de la propia idea de la impresión aditiva. Las impresoras 3D de metal se utilizan actualmente en diversas industrias, como la aeroespacial, la aviación, la automoción, los dispositivos médicos, la fabricación de herramientas y más allá.
Impresión 3D
La impresión 3D, también conocida como tecnología aditiva, es el proceso de crear un objeto tridimensional desde cero, capa por capa. Generalmente comienza con un modelo digital tridimensional de la pieza, que es digitalmente "rebanado" por un software en muchas capas muy delgadas, donde el grosor de las capas depende de la forma del producto y del tipo de material utilizado.
A continuación, la materia prima, generalmente en forma de polvo o gránulos, se carga en la impresora. El material más popular es, por supuesto, el plástico, pero también se utilizan cada vez más metales como aluminio, titanio, acero para herramientas y acero inoxidable, níquel, cobre, bronce, cobalto y metales preciosos (oro, plata, platino). La materia prima se calienta hasta la temperatura de fusión y la máquina la aplica a la superficie de trabajo, capa por capa, hasta que se imprime todo el producto.
Impresión 3D en Metal
Cuando observamos el creciente número de aplicaciones industriales y comerciales de la tecnología aditiva, la impresión 3D en metal siempre está a la vanguardia. Es una de las tecnologías de producción de más rápido crecimiento. Ahora puede utilizarse junto con otras técnicas para el prototipado y la producción de series cortas. En algunos casos, la calidad de los objetos metálicos impresos en 3D y la eficiencia de impresión ya son comparables, o incluso superiores, a las tecnologías tradicionales.
La impresión 3D en metal se utiliza en el prototipado y la producción de series cortas en la industria espacial, la aviación, la industria automotriz, la ingeniería y en la producción de sistemas médicos y de laboratorio.
¿Cómo Funciona la Impresión 3D en Metal?
La impresión 3D en metal es un término amplio para una familia de varias tecnologías. En términos simples, cualquier tecnología de fabricación que permita la creación de objetos metálicos capa por capa mediante fusión, soldadura o sinterización puede denominarse proceso de impresión 3D en metal. Realmente hay muchas soluciones que permiten imprimir en metal, pero vale la pena - como siempre - conocer las más utilizadas.
Tecnologías Básicas de Impresión 3D
Se utilizan tres tecnologías principales en la impresión 3D en metal:
- DMLS (Sinterización Directa de Metal por Láser)
- SLM (Fusión Selectiva por Láser)
- EBM (Fusión por Haz de Electrones)
Impresión 3D DMLS
La Sinterización Directa de Metal por Láser o DMLS es el método más popular de impresión 3D en metal. El láser se utiliza para sinterizar polvo metálico, capa por capa, para crear la pieza impresa.
Los materiales utilizados en esta técnica de impresión incluyen una amplia gama de aleaciones metálicas, como acero maraging, aluminio, aleaciones de níquel-cromo Inconel 625, aleaciones de cobalto-cromo y titanio.
La técnica DMLS se utiliza para crear prototipos y piezas de máquinas. Puede utilizarse para producir elementos con socavados, recesos y varios ángulos de inclinación. Estos incluyen dispositivos médicos, instrumentos, prototipos y herramientas.
Impresión 3D SLM
La Fusión Selectiva por Láser o SLM, como su nombre indica, implica la fusión del material. La impresión 3D tiene lugar en un entorno de gas inerte. Por esta razón, la calidad de la impresión 3D SLM está muy cerca de la calidad de las piezas fabricadas mediante métodos de fundición o forja.
Los objetos fabricados con la tecnología de impresión 3D SLM son muy duraderos. Por esta razón, esta tecnología puede utilizarse para producir piezas mecánicas, como hélices y engranajes, así como productos utilizados en las industrias automotriz, médica y de aviación.
Impresión 3D EBM
La técnica de Fusión por Haz de Electrones o EBM es similar a la impresión SLM, pero utiliza un haz de electrones en lugar de un láser. Esta tecnología es más rápida y precisa que la impresión asistida por láser, y los productos impresos con ella son generalmente más duraderos que las piezas obtenidas en otros procesos de impresión en metal.
El método EBM se utiliza principalmente para la producción de objetos fabricados con titanio y cobalto e incluye piezas y componentes para aviones, transbordadores espaciales, cohetes y motores.
Ventajas de la Impresión 3D en Metal
Una gran ventaja de la impresión 3D en metal es la libertad de diseño. La impresión 3D otorga a los fabricantes la capacidad de producir elementos con una complejidad geométrica extrema que no pueden fabricarse o son muy difíciles de fabricar utilizando técnicas de mecanizado tradicionales.
Residuos mínimos: En la mayoría de los casos, el único material necesario para imprimir un producto es el que se utiliza en el producto terminado. Además, prácticamente no hay exceso de material, y cualquier residuo puede reutilizarse o reciclarse. Esto, por supuesto, significa un menor costo del proceso de producción.
Producción en un solo paso: durante el proceso de impresión 3D, la máquina trabaja automáticamente, sin supervisión del operador. Esto significa que un operador puede operar simultáneamente múltiples impresoras, lo que permite reducir los costos laborales. También se reduce la dependencia de otros procesos de producción tradicionales, como corte, fresado y soldadura, porque todo el proceso de producción tiene lugar en una sola máquina.
Además, las impresoras 3D de metal son mucho más pequeñas que la mayoría de las máquinas CNC avanzadas, lo que significa que ocupan menos espacio en la sala de producción. También permiten acortar el tiempo del proceso de producción.
Además, la impresión 3D en metal:
- Permite una producción más rápida de piezas complejas en comparación con los métodos de producción tradicionales.
- La impresión 3D en metal es más barata que las técnicas tradicionales
- Dependiendo de la tecnología elegida, la impresión 3D en metal permite la producción precisa de objetos con geometría muy compleja.
- Incluso en el caso de diseños muy complejos, se obtienen piezas de resistencia extremadamente alta. Esta es una de las razones por las que los componentes impresos en 3D tienen una gran demanda en las industrias de aviación, aeroespacial y militar.
- La impresión 3D en metal no genera residuos de material, a diferencia de los métodos de producción tradicionales.
En resumen, la impresión 3D en metal es una técnica ideal para crear piezas complejas que son difíciles de producir utilizando tecnologías tradicionales o cuando dicha producción sería ineficiente.
El Futuro de la Impresión 3D
En el futuro, muchas "desventajas" de la impresión 3D se minimizarán o eliminarán por completo a medida que la tecnología se generalice. Y como los diseñadores no están ociosos y las innovaciones aparecen como hongos después de la lluvia, el costo de las propias impresoras 3D también disminuirá.
Las nuevas impresoras también podrán utilizar más tipos de materiales y serán más rápidas. Por lo tanto, los proyectos que actualmente tardan días en completarse se terminarán en horas o incluso minutos.
En los próximos años, la impresión 3D continuará evolucionando y cambiando el panorama de la fabricación. Formará la base para la producción personalizada y de series cortas. También se utilizará en la producción en masa en muchas industrias, como la automotriz, la aviación, la salud y más allá.