impressió 3D

Com funciona la impressió 3D?

Cada impressora 3D construeix les peces segons el mateix principi: un model digital (anomenat fitxer 3D o model 3D) es transforma en un objecte físic tridimensional afegint una capa de material a la vegada. Aquí és on el terme de fabricació additiva alternativa prové, en particular,

la impressió 3D és una manera fonamentalment diferent de produir peces que les tecnologies tradicionals materialitzades (Mecanitzats per CNC) o formatives (emmotllament per injecció).

En la impressió 3D, no s’exigeixen eines especials (per exemple, una eina de tall amb una geometria o motlle particular). En canvi, la part es fabrica directament a la plataforma construïda capa per capa, resultant en un conjunt únic d’avantatges i limitacions.

El procés sempre comença amb un model digital 3D (principalment en format STL o OBJ)-aquest és el pla de l’objecte físic. Aquest model és tallat pel programari d’impressora 3D (anomenat slicer) en capes de dues dimensions primes, i després transformat en un conjunt d’instruccions de la llengua de la màquina (codi G) que la impressora pot executar.

A partir d’ara, el funcionament d’una impressora 3D varia segons el procés. Per exemple, les impressores d’escriptori FDM fonen filaments de plàstic i els apliquen a la plataforma d’impressió utilitzant un filtre (com ara una pistola de cola d’alta precisió controlada per ordinador). Les grans màquines SLS industrials utilitzen un làser per fondre (o SINTER) capes primes de pols de metall o plàstics.

Els materials disponibles també varien en funció del procés. Els plàstics són, amb diferència, els més comuns, però els metalls també poden ser impresos en 3D. Peces produïdes també poden tenir una àmplia gamma de propietats físiques específiques, des d’objectes òpticament transparents als objectes de goma.

En funció de la mida de la peça i del tipus d’impressora 3D, el procés d’impressió sol tenir entre 4 i 18 hores. No obstant això, les peces impreses en 3D poques vegades estan preparades per al seu ús fora de la màquina. Sovint requereixen un tractament addicional per arribar al nivell desitjat d’acabat superficial. Aquests passos requereixen més temps i esforç (normalment manual).

Una breu història de la impressió 3D

    • L’autor de ciència ficció Arthur C. Clarke va descriure per primera vegada les funcions bàsiques d’una impressora 3D en 1964.
    • La primera impressora 3D va ser llançada en 1987 per Chuck Hull of 3D Systems utilitzant el procés “stereolithography” (SLA).
    • En els anys 1990 i 1990, es van desenvolupar altres tecnologies d’impressió 3D, incloent les SLS Stratasys FDM i 3D Systems. Aquestes impressores eren cares i s’utilitzaven principalment per al prototipatge industrial.
    • En 2009, el Comitè d’ASTM F42 va publicar un document amb la terminologia estàndard sobre la fabricació additiva. la impressió 3D s’ha convertit així en una tecnologia de fabricació industrial.
    • El mateix any, les patents de FDM van expirar i la primera de baix cost impressores 3D d’escriptori es va desenvolupar a través del projecte RepRap. El que solia costar $200.000 de sobte va sortir a la venda per menys de $2.000.
    • Segons Wohlers, l’adopció de la impressió 3D és cada vegada més gran: entre 2015 i 2017 més de 1.000.000 impressores 3D d’escriptori es van vendre a tot el món i les vendes d’impressores metàl·liques industrials gairebé es van duplicar en 2017 en comparació amb l’any anterior.

Avantatges

    • Possibilitat de reproduir qualsevol geometria (alliberament del procés de disseny a partir de les limitacions de la fabricació tradicional, geometries impossibles…)
    • Donar una resposta immediata a les necessitats canviants del mercat (reduir el temps de mercat).
    • Possibilitar la diferenciació i personalització dels productes per part dels consumidors (personalització massiva, unitat lot, a mida…).
    • Reduir els errors de muntatge (i per tant costos).

Sectors d’aplicació

    • Motlles i matrius: fabricació de peces amb canals de refrigeració interns, inserits o motlles híbrids.
    • Medicina: fabricació d’implants mèdics, productes ortopèdics i eines quirúrgiques a mida i programació i planificació quirúrgica.
    • Aeronàutica i automoció: fabricació de peces amb estructures lleugeres o canals interns i sotmesos a canvis freqüents en el disseny.
    • Arquitectura i topografia:fabricació de models.
    • Disseny/Enginyeria: desenvolupament de producte, models, primeres sèries, habitatges d’equips…