El estado del arte de las tecnologías de impresión 3D con materiales poliméricos y las propiedades y características de los materiales plásticos impresos con esta tecnología han sido las principales temáticas de la primera jornada del ciclo Ágora del MAV sobre Fabricación Aditiva, un espacio de diálogo impulsado desde el Grupo de Trabajo de Manufactura Avanzada del Clúster MAV, que pretende una transferencia de conocimiento y de soluciones tecnológicas disponibles entre agentes del ecosistema de los materiales avanzados.
La jornada, celebrada el pasado 16 de junio, ha contado con un panel de expertos en fabricación aditiva: Magí Galindo, Director de IAM 3DHUB y Jefe de Innovación y Tecnología de Manufactura Aditiva en Leitat, Luca Chiochia, Responsable de Desarrollo de Negocio en ELIX Polymers y David Pascual, Responsable Comercial y Marketing de Impresión 3D de Lubrizol.
La sesión ha comenzado con la ponencia de Magí Galindo, Director de IAM 3DHUB y Jefe de Innovación y Tecnología de Manufactura Aditiva de Leitat, el cual ha introducido qué se está haciendo hoy en día en el ámbito de la fabricación aditiva con polímeros y sus principales tecnologías de fabricación, resaltando las ventajas y las limitaciones para cada una de ellas. "La fabricación aditiva es una alternativa a los procesos de fabricación convencionales, sin intención de sustituirlos", explicó. "Nos permite fabricar piezas sin necesidad de utilizar herramientas o utillajes, con uniones selectivas directos del material", agregó durante su intervención.
Galindo ha expuesto en detalle las particularidades de las principales tecnologías y los tipos de materiales poliméricos aptos para la impresión 3D: termoplásticos (amorfos y semicristalinos), materiales plásticos termoestables, elastómeros termoestables y elastómeros termoplásticos (TPEs).
Los polímeros termoestables, como el poliuretano (PU), fueron los primeros en utilizarse para la fabricación aditiva mediante la técnica de la fotopolimerización, como la Stereo Lithography (SLA) o el Direct Light Processing (DLP). En ambos casos, el proceso se basa en la curación selectiva de un polímero líquido mediante radiación lumínica. Para este tipo de materiales, también se puede utilizar la tecnología de Proyección de Material (Material Jetting), en la que se deposita el material de manera selectiva en forma de gotas, o bien la tecnología de Extrusión de Material(Fabricación por Filamento Fundido o FFF), en la que el material se dispensa selectivamente a través de un agujero o boquilla.
Aparte de la tecnología de Extrusión de Material, que también puede utilizarse para polímeros termoplásticos y elastómeros termoplásticos (TPEs) – como, por ejemplo, el PU, PS, PP, ABS, PC, TPU, TPC, TPA - para este tipo de materiales, la tecnología más utilizada es la de la Fusión por lecho de polvo (PBF), proceso en el que una fuente de energía térmica funde selectivamente las áreas de interés de una cama de polvo del material TPE. Multi Jet Fusion o Selective Llay Sintering son las tecnologías más conocidas que utilizan este proceso.
El ABS (el acrilonitrilo butadieno estireno) es un termoplástico muy resistente al impacto y que soporta altas temperaturas, ampliamente utilizado en impresión 3D para aplicaciones que requieren resistencia, una ágil procesabilidad y la opción de integrar procesos de acabado superficial. ELIX Polymersformula y fabrica diferentes tipos de ABS en formato granulometría para la tecnología de Extrusión de Material FFF.
Premiados como el proveedor de ABS mejor valorado de Europa, ELIX Polymers dispone de un amplio portafolio de ABS, cada uno de ellos formulado para un sector específico. "Tenemos, por ejemplo: el ELIX ABS-3D FC, un material bio ompatible que puede ser utilizado en prótesis o guías quirúrgicas, el ELIX-ABS 3D HI, con propiedades de alto impacto diseñado para aplicaciones de automoción, o el ABS-3D PC, que cubre necesidades de impresión de uso industrial y con el que se están fabricando piezas como tuercas o tornillos ", explica Luca Chiochia, Responsable de Desarrollo de Negocio en ELIX Polymers, sobre sus formulaciones de ABS para impresión 3D.
Piezas hechas con ABS de ELIX Polymers. Izquierda: Carcasa de faros de automóvil impresa con el material ELIXr-ABS 3D HI. Derecha: Tornillo impreso con ABS-3D PC, la formulación más reciente de ELIX Polymers para cubrir necesidades de impresión para aplicaciones industriales
El TPU (Poliuretano Termoplástico) es material polimérico de la familia de los elastómeros termoplásticos que puede usarse para la impresión 3D gracias a su alta flexibilidad y durabilidad. La fabricación aditiva de este tipo de material abre muchas posibilidades industriales en diferentes mercados, como el médico, con la creación de mascarillas protectoras reutilizables y de fácil esterilización, o piezas prostáticas; el del calzado, con la fabricación de suelas elásticas; o el de la automoción, con piezas ligeras y resistentes al impacto y a temperaturas hasta 200C.
En Lubrizol comercializan diferentes tipos de TPU en polvo, entre los que se encuentra su TPU comercial ESTANE® 3D TPU M95A. Este material destaca por su alta resistencia a la abrasión, resistencia a las bajas temperaturas, buena elongación y dispone de la certificación para estar en contacto con la piel (ISO 10993-5 e ISO 10993-10), entre otros.
Aplicaciones del ESTANE® 3D TPU M95A de Lubrizol. Izquierda: Solas de zapato customizadas (Fuente: Podotech3D). Centro: Casco de protección para la resistencia al impacto (Fuente: OrthoSolid). Derecha: Piezas de dron con diseño complejos (Fuente: RE3DTECH)
El ESTANE® 3D TPU M95A, tal como afirma el Responsable Comercial y Marketing de Impresión 3D de Lubrizol David Pascual, es el único TPU comercial validado para utilizar con la tecnología de impresión 3D HP Multi Jet Fusion 4200 series desarrollada por HP, la tecnología más extendida y consolidada para utilizar con el material Poliamida 12 (PA 12).
"Además de aportar los materiales para la impresión, actualmente estamos intentando apoyar a toda la cadena de valor, desde el diseño hasta los procesos posteriores de la impresión de las piezas para obtener las mejores características y funcionalidades posibles", puntualiza Pascual.
Consulta el vídeo y presentación de la sesión en el Espai Soci
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