Hace varias semanas os hablamos de la técnica de fabricación Polyjet y os explicábamos que se trata de una tecnología que nos permite crear modelos muy precisos, lisos, complejos e, incluso, coloridos. Su característica fundamental serían sus acabados de alta calidad.
Hoy realizaremos un recorrido paso a paso a través del proceso de producción de esta tecnología. El PolyJet funciona de un modo similar a la impresión de inyección de tinta como la que utilizan las impresoras 2D convencionales sobre papel, pero en lugar de inyectar gotas, inyectan en una bandeja capas de fotopolímero líquido que se endurecen al exponerse a los rayos ultravioleta.
Esta tecnología tiene muchas ventajas como mencionamos en el anterior post, como una excelente resolución (hasta 0,016 mm), superficies planas (sin efecto escalera, a diferencia de los objetos impresos con tecnología FDM) y una amplia selección de materiales y colores por un coste y un tiempo de impresión relativamente bajos.
El proceso de fabricación se puede dividir en 3 sencillos pasos:
Procesado previo
Diseño – creación del modelo 3D
Al igual que en las demás tecnologías de FA, el proceso comienza con la creación de un modelo CAD (Computer-Assisted Design o diseño asistido por ordenador). Este paso consiste en crear, modificar y analizar representaciones tridimensionales (también bidimensionales) de objetos físicos mediante programas informáticos.
Corte de la pieza – Formato .STL
Una vez creado dicho modelo, se convierte a formato .STL (o .AMF / .3MF, formatos más recientes), que es una representación triangulada de un modelo CAD en 3D.
Producción
Es necesario definir la orientación de la máquina o de la construcción y determinar si habrá estructuras de soporte (que pueden ser necesarias para la deposición de capas en orientaciones cercanas a la horizontal).
Para continuar, se detalla la secuencia de fabricación. Estas acciones se realizan, igualmente, con un software específico que, muchas veces, viene determinado por cada impresora y tecnología.
Una vez iniciado el proceso, la resina líquida se calienta a 30-60°C para obtener la viscosidad adecuada para la impresión. A continuación, el cabezal de impresión, muy similar al de una impresora de chorro de tinta, proyecta cientos de microgotas de resina de fotopolímero sensible a la luz ultravioleta. Ésta se integra en el cabezal de impresión y endurece el material para formar la primera capa. Esta tecnología se basa en el principio de fotopolimerización. La impresión multimaterial y policromática es posible porque el soporte del cabezal de impresión tiene muchas boquillas capaces de «pulverizar» simultáneamente varios materiales. La impresora imprime y endurece al instante mediante luz ultravioleta las gotitas de fotopolímero líquido. Sobre la bandeja se van acumulando capas finas para crear un modelo preciso o pieza en 3D.
Si hay salientes o formas complejas que requieran soportes, la impresora 3D inyecta un material de soporte que se puede eliminar posteriormente. Tras la recepción del material y la comprobación, en caso necesario, de los certificados acreditativos de las características clave (características definidas en la norma aplicable o en la especificación técnica de la compra), se procederá a la carga de la materia prima en la impresora.
Resumiendo, todo el proceso de fabricación de cada capa se puede dividir en dos etapas:
- Primera etapa, inyección de polímeros foto reactivos en estado líquido: en esta primera fase el material se inyecta mediante unas boquillas múltiples en las zonas de la plataforma donde sea necesario para la construcción de la pieza incluyendo estructuras de soporte. Al utilizar múltiples boquillas, cada una de ellas puede depositar un tipo de material distinto de manera selectiva lo que supone una ventaja de estas tecnologías frente a otras es la posibilidad de dotar a las piezas de propiedades distintas en cada zona, pudiendo crear productos heterogéneos en cuanto a propiedades de rigidez, color, rugosidad, etc.
- Segunda etapa, solidificación del material mediante luz UV: en esta segunda fase, a la vez que se va depositando el material en estado líquido unas lámparas que emiten luz UV proceden a su fotopolimerización para llevarlo a un estado sólido.
La precisión que alcanza esta tecnología puede estar entre 0.05y 0.15 mm según la máquina utilizada, habiendo alguna con un volumen de fabricación de hasta 500 x 400 x 200 mm3.
Postproducción
Para terminar la producción de la estructura se elimina el material de soporte a mano, con agua o en un baño de solución. Posteriormente, los modelos y piezas estarán listos para su uso y manipulación al sacarlos del proceso de fabricación, sin necesidad de endurecimiento posterior.
