Hola, en esta videoclase voy a hacer una breve introducción
y una clasificación de las principales tecnologías
de fabricación aditiva.
Mi nombre es Ana Camacho y soy profesora
del Departamento de Ingeniería de Construcción y
Fabricación de la UNED.
Por poner un poco en antecedentes, el origen de la fabricación aditiva
o de las tecnologías de impresión 3D ha ido siempre
de la mano del desarrollo de las conocidas como tecnologías
de prototipado rápido,
las conocidas como rapid prototyping.
En su origen, estas tecnologías se clasificaban en función
del estado del material de partida.
Es decir, si utilizamos como material de partida material
en estado líquido,
normalmente podríamos hablar de la estereolitografía
o del curado en tierra sólida.
En segunda clasificación teníamos las técnicas basadas en sólidos.
En este caso podemos hablar de la fabricación
de objetos laminados,
y el modelado por deposición fundida.
Y una tercera categoría serían las técnicas basadas en polvo,
es decir, el material de partida viene en forma de polvo
y en este caso algunos ejemplos de tecnología
son el sinterizado selectivo por láser o lo que se llamaba
impresión tridimensional.
Esto está ya superado.
Porque se definió relativamente reciente,
en el año 2017, una visión general de categorías de procesos
y de materias primas en fabricación aditiva
a través de la norma internacional.
UNEEN ISO 172962 de citado año.
Esta norma,
que originariamente era una norma ISO y que ha sido trasladada
al castellano a través de la Asociación Española de Normalización
y Certificación, divide los procesos de fabricación aditiva
en siete categorías principales.
Son las que aparecen en la diapositiva.
Dentro de cada una de estas categorías vamos a encontrar
diferentes tecnologías, perdón, diferentes tipos de procesos
o diferentes técnicas dentro de las mismas.
A través de esta presentación
quiero mostraros algunas de las principales.
Aunque ya digo, no vamos a cubrir todo el espectro
porque son un número importante.
Pero bueno, yo creo que a través de estas diapositivas
vamos a tener más o menos claro el principio de aplicación
de las mismas.
Basado en esa categorización que acabamos de seguir,
a mí me gusta mucho desplegar las diferentes tecnologías
dentro de cada una de estas categorías
a través de esta diapositiva de EDDM.
Aquí vemos que no están todas las categorías,
pero sí que están las más utilizadas en la actualidad.
Dentro de estas vamos a ir mostrando algunas de ellas.
Vamos a comenzar por ser quizás la más representativa
o la que está más extendida por la extrusión de material.
La extrusión de material
es la categoría que aglutina lo que llamamos de manera común
los procesos de modelado por deposición fundida o FDM,
como se les conoce coloquialmente, aunque el término técnico.
Más riguroso sería la fabricación por filamento fundido o FFF,
dado que FDM es el modelo comercial
o está ligado a la patente de esta tecnología
desarrollada por Stratasys.
En este caso tenemos un proceso de fabricación aditiva
en que el material se va a dispensar selectivamente
a través de una boquilla.
Donde un material polímero, normalmente termoplástico,
ya sea solo o cargado con partículas,
va a fundirse en dicha boquilla y se va a depositar capa a capa.
Aquí tenemos un esquema de ese principio de funcionamiento.
Aquí vemos, digamos, se trataría de un equipo de doble extrusor.
Por un lado tenemos.
Un extrusor donde se va a aportar el material soporte
y a la izquierda tendríamos el material propiamente dicho
de la pieza.
Veis aquí que la pieza quedaría marcada en rosa,
mientras que el material soporte estaría visualizado en verde
y habría que eliminarlo en una operación de postprocesado.
Otra de las categorías que se utilizan muy ampliamente
y que quizás en origen es la primera que se desarrolló
es la fotopolimerización en tanque o cuba y la clásica por antonomasia
es la estereolitografía o SLA.
En este caso lo que tenemos es un fotopolímero líquido,
una resina, que se dispone en una cuba
y se va a ir curando selectivamente mediante una polimerización
del polímero activada por una luz, una fuente de luz,
normalmente es un láser.
Aquí tenemos a la izquierda
el ejemplo del esquema de una estereotipografía
donde la tecnología va de arriba a abajo, es decir,
tenemos una plataforma superior y el láser está en la zona inferior,
de tal manera que va curando el polímero que se va depositando
en esa plataforma superior.
Dentro de esta categoría de fotopolimerización en tanque o cuba,
también tenemos otra tecnología que se emplea muchísimo,
que es el procesamiento digital por luz,
lo que se conoce normalmente como DLP.
En este caso se trata de una tecnología más rápida
que la SLA porque lo que tenemos es una pantalla de proyección digital
para emitir una imagen por capa en toda la plataforma.
De tal manera que no vamos trazando una trayectoria
sino que se proyecta una luz sobre toda la cama de impresión
y todos los puntos se curan al mismo tiempo.
Otra de las categorías más extendidas es la fusión de lecho de polvo.
Dentro de esta categoría
vamos a encontrar varios tipos de tecnologías.
He destacado una, pero hay otras bastante extendidas,
que sería el sinterizado selectivo por láser o SLS.
En este caso, dentro de esta categoría,
lo que vamos a hacer es que el proceso de fabricación aditiva
lo que va a aplicar es una energía térmica
que funde selectivamente ciertas zonas de un lecho de polvo.
Vamos a tener una cama de polvo.
En este caso, en el caso del sinterizado selectivo por láser,
se va a tratar de una cama de polvo polimérico.
Y lo que vamos a hacer es ir generando,
gracias a la cámara adyacente,
una capa y esa capa se va a ir curando el polímero.
Entonces, lo podemos ver a mano derecha.
En resumen, es una capa delgada de polvo de polímero precalentado
que se coloca en capas a través de una plataforma
de construcción que luego se funde selectivamente mediante también
un láser.
La plataforma de construcción
va a ir bajando con el espesor de capa que se defina
y así vamos depositando una capa de polvo detrás de otra.
Otra de las categorías más empleadas es la proyección de material.
En este caso, se trata de un proceso de fabricación aditiva
en el que se van a ir depositando selectivamente gotas
de material de fabricación.
Vemos aquí un poco el esquema.
Tenemos también una plataforma, un cabezal de impresión
y, en este caso, una lámpara de.
Una lámpara que es la fuente térmica.
Aquí podemos ver a mano derecha cómo quedaría la pieza impresa.
Veis que al final el cabezal de impresión
va depositando el material y aquí en este caso
también tendríamos dos tipos de materiales, un material soporte,
que en este caso sería por ejemplo la cera,
y luego la pieza en sí.
Y otra de las categorías también más utilizadas está ya a nivel industrial
porque lo que utiliza es material metálico.
Es la categoría de deposición de energía focalizada.
En este caso se trata de un proceso en el que se utiliza energía térmica
focalizada para unir materiales mediante fusión.
Es decir, el material metálico en este caso se funde.
Aquí tenemos el ejemplo de la tecnología LMD.
O de posición de metal por láser,
donde se trata de un proceso de fabricación aditiva
por energía dirigida, focalizada, donde podéis ver
que un láser de alta potencia
genera un baño de fusión sobre un sustrato metálico,
mientras se inyecta polvo o hilo metálico
mediante un gas inerte.
Es decir, en ese cabezal que estáis viendo,
donde hay una zona.
Digamos que incandescente pues lo que está ocurriendo
es que a través de esa boquilla,
ese cabezal tiene o bien hilo o bien polvo como material de partida
y dentro del propio cabezal también se incorpora el gas inerte
que va a permitir que la fusión tenga lugar en condiciones
controladas.
El material que se aporta, ya bien sea en modo de polvo
o en forma de hilo, se funde de inmediato
en la zona iluminada y se va a solidificar al enfriarse,
creando uniones metalúrgicas en la zona.
Y gracias al movimiento controlado del cabezal
vamos a poder construir geometrías 3D y reparar normalmente
este tipo de tecnologías se suelen emplear en reparar
componentes desgastados o para aplicar recubrimientos.
De tal manera que, a través de esta videoclase,
Hemos hecho un repaso muy breve por algunas de las principales
tecnologías de fabricación aditiva.
Hemos presentado las siete categorías principales y marco
aquí en círculos en rojo un poco las tecnologías
que han sido abordadas a través de la videoclase,
pero el tema da para mucho más y se irá abordando
de manera secuencial.
Muchas gracias por vuestra atención
y espero que haya sido de vuestro interés.