IMPRESIÓN 3DSEMINARIO I EN CERÁMICOS

Clase 1. Introducción

Manufactura Aditiva

• Impresión 3D

• Manufactura Aditiva (AM)

• Prototipado Rápido (RP)

“Proceso de unión de materiales parafabricar piezas a partir de datos delmodelo 3D, generalmente capa sobrecapa, en oposición a la fabricaciónsustractiva y las metodologías defabricación formativa“

International Organization for Standardization(ISO)/American Society for Testing and Materials (ASTM)

Manufactura Aditiva vs Manufactura Sustractiva

Velocidad Pasos Costos Riesgos Libertad Mercado

Criterios de selección

• Métodos tradicionales incapaces para la producción de piezas.

• Tiempo de respuesta rápido y crítico.

• Bajo costo de producción.

• Numero pequeño de piezas.

• Materiales que no se puede mecanizar.

• Precisión dimensional

• Materiales

• Complejidad del modelo

• Flujo de trabajo

• Post Procesamiento

Proceso de fabricación aditiva

IDEA Modelado Digital CAM Impresión

3DEliminación de soportes

Post Procesamiento

Modelado Digital CAM Impresión

3DEliminación de soportes

Post Procesamiento

Producción de una modelo digital• Diseño asistido por

computador• Escáner 3D

Consideraciones:• Contrapendientes

(Overhangs)• Aspersor de pared• Pandeo• Nivel de detalle de la técnica• Soportes

Formatos de impresión• STL• OBJ

Discretización de las superficies del modelo en triángulos determinados por sus vértices.

Fabricación asistida por computadora• Segmentación del modelo por

capaz• Determinación de parámetros• Generación de código G

Modelado Digital CAM Impresión

3DEliminación de soportes

Post Procesamiento

Modelado Digital CAM Impresión

3DEliminación de soportes

Post Procesamiento

30 Años de impresión 3D¡Excelente y mala idea!

1980Dr. Kodama

Instituto de Investigación Industrial Municipal de

Negoya

Creador del antecesor del SLA

1984Jean-Claude AndréAlain Le MéhautéOlivier de Witte

Necesitaban fabricar una geometría fractal

1984Charles Hull, Ingeniero físico

Primera patente dos años después en Estereolitografía

Inventor del formato .STLFunda la empresa 3D Systems

Lanzamiento de SLA-1

1988:Carl Deckard

Ingeniero mecánico

Inventor del sinterizado laser

1988:Scott Crump

Ingeniero Mecánico

Inventor del modelado por deposición fundida

(FDM). Fundador de Stratasys con su esposa.

Jugando con silicona

Otros…

• 1993: se fundó Solidscape

• 1995: Z Corporation obtiene una licencia exclusiva del MIT

• 1999: los órganos de ingeniería traen nuevos avances a la medicina

• 2000: se crea un riñón de trabajo impreso en 3D

• 2000: MCP Technologies introdujo la tecnología SLM

• 2005: Z Corp. lanzó Spectrum Z510. Fue la primera impresora 3D en color de alta definición en el mercado.

• 2006: se inicia un proyecto de código abierto (Reprap)

• 2008: la primera pierna protésica impresa en 3D

• 2009: patentes FDM en el dominio público

• 2009: se crea Sculpteo

HOY

• 3D Systems: MarketCap: $1,36 Billones

• ExOne: Market Cap$165,49 millones

• HP Inc : Market Cap36,50 Billones

Clasificación

Manufactura Aditiva

Inyección de ligante

Deposición directa de

energía

Extrusión de

material

Inyección de

material

Fusión en cama de

polvo

Laminaciónpor capas

Fotopolimerización

Clasificación ASTMInteracción entre la materia y la energía

Inyección de aglutinante

Deposición de un agente adhesivo o ligante sobre una capa delgada de polvo de material.

Ventajas:No requiere soportes aumentando la libertan en el diseño y fabricación.Gran volumen de construcción (Algunas de 3m^3)

Materiales:• Base cerámica como vidrios, yeso, entre otros.• Metales como acero inoxidable.

Nota: Puede agregar color a la impresión ( Color Jet Printing)

Deposición directa de energía

Consiste en la creación de piezas alfundir material en polvo a medida quees depositado según el modelo.

Laser Engineered Net Shape (LENS)

Cabezal laser, con una boquilladispensadora de polvo y tubos de gasinerte para derretir el polvo.

Electron Beam Additive Manufacture(EBAM)

Laser de electrones que funde polvometálico o alambre, soldando capa acapa

Materiales: Acero inoxidable, cobre,aluminio, titanio, níquel, cobalto yestaño.

Extrusión de material

Expulsión del material através de una boquillacuando se aplica una presiónconstante.

Tecnología de muy bajo costoen relación con la temastécnicas.

Materiales:Amplia gama de polímerosMateriales cerámicosMateriales compuestosAlimentos como chocolate

Laminación por capaz

Corte capa a capa de unmaterial laminado como elpapel o algún metal pormedio de un laser. Se puedeclasificar dependiendo almecanismo de unión entrecapaz.

Inyección de material

Deposición de un material, generalmentedisperso en un polímero de fácilsolidificación o evaporación, luego un hazde luz solidifica la capa.

Materiales:

Cera

Acero inoxidable

Cerámica

Múltiples polímeros

Material biocompatible

Material dental

Material Jetting

Material disperso en fotopolímero, el cual luego de ser depositado es solidificado por un haz de luz ultravioleta.

Chorro de nano particulasMaterial disperso en un liquido el cual luego de la deposición en evaporado. Esta técnica permite realizar capas extremadamente finas.

Nota: Múltiples colores.

Fusión en cama de polvo

Luego de esparcir una capa delgadade polvo, una fuente térmica comoun laser induce la fusión parcial ocompleta entre partículas.

Materiales:

Múltiples polímeros

Metales puros y aleaciones

Alúmina

Fotopolimerización

O Estereolitografía, consiste en la solidificación selectivade resinas foto curables por medio de la exposición a unhaz de luz de cierto rango de energía (GeneralmenteUV). Esta reacción química es conocida como foto-polimerización, las cuales involucran muchoscompuestos químicos como fotoinciadores, aditivos ymonómeros / oligómeros reactivos.

Esta técnica presenta grandes beneficios en términos dela resoluciones, pero bajas propiedades mecánicas encomparación con otras técnicas de AM.

Comparación

Proceso AMDensidad de energía

especifica (J/cm3)Velocidad de

fabricación (cm/h)Resolucion

(Elementos/mm3)Costo (USD)

Inyección de aglutinante

0,026 1,27-1,9 1 9003D Systems : 16 580

Stratasys: 55 660

Deposición directa de energía

50 000 4,4 17

Extrusión de material

N/A 0,05 46Stratasys : 9 900UPrint: 20 900

Makerbot Replicator 2 000

Inyección de material

0,06 0,4 15 200

Fusión en cama de polvo

300 2,5 211 3D Systems: 250−450 000

Laminación por capaz

336 0,45 1907

Fotopolimerización 0,94 1,5 3152Formlabs Forml 3 2993D Systems : >500 000

Wanhao D7: 500

Paginas Web de interés

• Historia Impresión 3D

https://www.sculpteo.com/blog/2016/12/14/the-history-of-3d-printing-3d-printing-technologies-from-the-80s-to-today/

https://www.autodesk.com/redshift/history-of-3d-printing/

• Algunas empresas Impresión 3D

http://www.exone.com/Resources/Technology-Overview/What-is-Binder-Jetting

https://formlabs.com/

https://www.voxeljet.com/

• Guía completa de impresión 3D

https://www.3dhubs.com/knowledge-base/additive-manufacturing-technologies-overview