Las impresoras 3D son un nuevo tipo de equipo de procesamiento capaz de fabricar diversas formas, y sus aplicaciones se han generalizado cada vez más en los últimos años. Pero también tiene desventajas y situaciones en las que no es adecuado para su procesamiento. ¿En qué situaciones pueden desempeñar su papel las impresoras 3D y en qué situaciones es más adecuado el procesamiento tradicional? A continuación se detallan las características de las impresoras 3D y sus diferencias con el procesamiento de corte.
¿Qué es la impresión 3D?
Una impresora 3D es un dispositivo que corta datos 3D en rodajas finas para formar formas bidimensionales y luego apila las formas bidimensionales para formar un modelo tridimensional que es idéntico a la forma de los datos 3D. A diferencia del procesamiento de corte que elimina materiales, el procesamiento de plástico que da forma a los materiales formados y el procesamiento de deformación, la fabricación aditiva, también conocida como fabricación aditiva, se considera desde la perspectiva del procesamiento con materiales añadidos. Las características de procesamiento de las impresoras 3D se manifiestan como "modelado" y "capas", que se dividen principalmente en las siguientes categorías según los métodos de modelado y los tipos de materiales de modelado.
Clasificación basada en el método de capas.
Modelado por deposición fundida (FDM): este es un método de capas que rocía material termofusible desde una boquilla, que va desde modelos relativamente económicos para uso personal hasta uso comercial, con una amplia gama de líneas de productos. El material de modelado es principalmente resina, pero también existen materiales para fases metálicas. Por ejemplo, en algunos productos numéricos termoplásticos, se pueden utilizar para el moldeo los mismos materiales que los realmente utilizados en el moldeo por inyección.
Método de moldeo UV: Es un método de irradiar rayos ultravioleta sobre resina líquida para endurecerla y depositar materiales. La irradiación UV se puede lograr utilizando proyectores UV y láseres, entre otros. Básicamente sólo se utiliza para dar forma a materiales de resina. Los materiales utilizados son materiales especializados. El método de moldeo de capa por capa de sinterización de polvo utiliza láser u otros métodos para irradiar una capa delgada de material en polvo y la calienta para disolver y solidificar el material en polvo. Luego, coloque una fina capa de material en polvo encima y vuelva a realizar la irradiación con láser. Este método de estratificación se denomina modelado de estratificación por sinterización de polvo. Generalmente, los materiales y aditivos se mezclan para su uso, y la función de los aditivos es fundir y unir los materiales. Los materiales aplicables para este método también son especializados.
Según clasificación de materiales.
Material de resina
Materiales metalicos
Las impresoras 3D pueden procesar materiales de resina y metal. Debido a los diferentes materiales que pueden procesar los diferentes modelos de equipos, es necesario utilizar diferentes modelos de equipos según el propósito del diseño.
Las impresoras 3D a menudo dan a las personas la impresión de que pueden procesar y producir fácilmente cualquier forma, pero en realidad, el modelado y el procesamiento de alta calidad requieren métodos y experiencia acumulada. Este tipo de equipos no pueden producir todo a voluntad. Además, a veces el posprocesamiento después del moldeo también requiere más tiempo, como retirar las piezas de moldeo de sujeción utilizadas para estabilizar la forma. Muchas empresas están brindando este tipo de servicio profesional y deberíamos priorizar este enfoque para lograrlo.
La diferencia entre la impresión 3D y el procesamiento de corte
La mayor diferencia entre la impresión y el corte 3D es el método de procesamiento, y además existen muchas otras diferencias.
Diferencias en los métodos de procesamiento
Impresora 3D: fabricación aditiva que añade materiales para conseguir la forma deseada.
Procesamiento de corte: eliminar piezas innecesarias de materiales similares a bloques y procesarlas para distinguir la forma que se puede mecanizar.
Impresora 3D: Apilada sobre la base de formas transversales 2D, puede procesar agujeros huecos, colgantes y curvos, etc. Por otro lado, la carne gruesa, los trozos no huecos, etc. no son adecuados para este tipo de método debido a la necesidad de más materiales.
Procesamiento de corte: No se pueden mecanizar agujeros huecos o curvados internamente. Además, para el mecanizado de agujeros salientes y transversales, es necesario sujetar y fijar la pieza de trabajo varias veces durante el proceso de mecanizado, por lo que el grado de libertad de la forma que se puede mecanizar no es muy alto. Por otro lado, este método corta formas a partir de materiales en bloques, lo que facilita la producción de elementos de paredes gruesas.
Diferencias en los datos necesarios para el procesamiento
Impresora 3D: no solo se necesitan datos de diseño 3D, sino también datos de impresión 3D. Además, dependiendo de la forma, puede ser necesario diseñar soportes, lo que puede requerir software especializado o datos 3D como STL, STEP, IGS como datos intermedios. Crear datos para esto puede llevar mucho tiempo.
Procesamiento de corte: el uso de máquinas herramienta para cortar puede utilizar dibujos 2D. En los últimos años, el "mecanizado automático" NC se ha ido generalizando gradualmente, para lo cual se utiliza ampliamente el programa de aplicación (CAM) para la creación automática de programas NC. Además de los formatos de datos 2D comunes, como DXF, también se pueden crear programas NC reconociendo formatos de datos 3D como STEP e IGS, especialmente para formas complejas. A partir de esto, podemos crear fácilmente datos para lograr los objetivos de procesamiento.
La diferencia entre materiales mecanizables.
Las impresoras 3D generalmente requieren materiales especializados. Por lo tanto, además de las limitaciones de los materiales opcionales, los materiales especializados también tienen desventajas como ser más caros que los materiales generales.
Procesamiento de corte: no solo puede procesar metales, sino también otros materiales como plásticos.
Ejemplos que son más adecuados para la impresión 3D en comparación con el procesamiento de corte
Cada método de procesamiento tiene sus ventajas y desventajas. A continuación se muestran algunos casos en los que la impresión 3D es más adecuada que el mecanizado de corte.
Confirmación creativa 3D: si es necesario confirmar la apariencia del producto durante la etapa de planificación del producto, este método se puede utilizar de forma eficaz. En comparación con las especificaciones, dibujos e ilustraciones, puede proporcionar una experiencia más clara e intuitiva, ya que puede mostrarse ante los ojos como un objeto físico.
Estructura hueca y orificios curvos internamente: este método es muy adecuado si desea lograr una estructura hueca para reducir el peso, o si desea lograr una forma de orificio curvo complejo dentro del producto. Especialmente al crear orificios curvos internamente, dado que el corte implica mecanizar orificios desde dos direcciones e intersectarlos, solo se puede crear un orificio recto con un ángulo R. Pero las impresoras 3D pueden lograr agujeros curvos y curvos complejos.
Producción de productos de prueba: especialmente para productos plásticos, para realizar la producción de prueba, se deben fabricar moldes de prueba durante el proceso de corte. Sin embargo, dado que las impresoras 3D no requieren moldes, la producción de prueba se puede realizar a bajo costo. Otro método consiste en generar el molde utilizado para el moldeo por inyección o el estampado, en lugar del prototipo en sí.
Modelos de construcción y edificación: las impresoras 3D son adecuadas para crear estructuras curvas complejas. Además, también es experto en el procesamiento de formas huecas, lo que lo hace más adecuado para el diseño de modelos arquitectónicos. En el proceso de corte, es difícil lograr una forma hueca, por lo que se debe dividir en múltiples partes para su fabricación y ensamblaje. En el extranjero, el fenómeno del uso de la impresión 3D para producir edificios está aumentando gradualmente, pero todavía existen problemas como los costes de los materiales y la precisión de las combinaciones de componentes.
Producción de variedades múltiples y lotes pequeños: la ventaja de las impresoras 3D es que no requieren moldes y pueden imprimir libremente. Por lo tanto, las impresoras 3D son adecuadas para diversos tipos de producción a pequeña escala, como la reproducción de prótesis y productos que ya están descatalogados, así como accesorios utilizados en las líneas de producción. También se puede utilizar para procesar productos que satisfagan diferentes necesidades de los clientes, como piezas de automóviles personalizadas. Y mientras haya datos, se puede hacer lo mismo de inmediato, eliminando el riesgo de inventario excedente y no vendido.
Distinga eficazmente entre impresión 3D y procesamiento de corte
El mayor desafío de la impresión 3D es la baja precisión del mecanizado. Para poder utilizarlo en combinación con otras piezas, el mecanizado es fundamental. La forma de piezas que se combinan exactamente con otras piezas, como por ejemplo tornillos, no es adecuada. La velocidad de procesamiento de la impresión 3D es más lenta que la del corte y los costos operativos, incluidos los materiales, también son altos, lo que la hace inadecuada para la producción a gran escala. Por lo tanto, salvo algunos tipos de producción en lotes pequeños, generalmente se utiliza para el procesamiento y producción de moldes utilizados en muestras, prototipos o pruebas. En los últimos años, también ha habido casos en las industrias automotriz y de aviación donde los productos fabricados con impresoras 3D se instalan directamente como productos finales, pero aún no han alcanzado el nivel de reemplazar los equipos de procesamiento tradicionales. Incluso como prototipo, todavía existen problemas con la precisión y la rugosidad de la superficie, así como la dificultad de deformar térmicamente los materiales metálicos.
Por lo tanto, el enfoque ideal es utilizar la impresión 3D en algunas aplicaciones limitadas (como la producción de prueba) y adoptar mecanizado de corte durante las etapas precisas de producción de prueba y producción en masa. Además, en situaciones en las que se requiere una evaluación del rendimiento al mismo nivel que los productos producidos en masa, es posible que las impresoras 3D no puedan utilizar los mismos materiales que los productos producidos en masa. En este punto, es necesario utilizar equipos de corte para lograrlo.
A diferencia de los procesos de corte que eliminan materiales, las impresoras 3D son equipos de procesamiento que agregan materiales para lograr la forma deseada para la fabricación aditiva. Apila y coloca en capas las formas 2D de los cortes de datos 3D en la forma deseada. La impresión 3D se puede dividir en modelado por deposición fundida (FDM), modelado ultravioleta, modelado por capas de sinterización en polvo, etc. según el método de capas, y se puede dividir en resina y metal según los materiales utilizados. Aunque también es posible procesar formas que no se pueden lograr mediante corte, como orificios salientes, transversales y curvos internos, la precisión de la impresión 3D es actualmente menor en comparación con el corte, lo que requiere materiales especializados y un tiempo de procesamiento más prolongado. Por lo tanto, en comparación con la producción en masa, las impresoras 3D son más adecuadas para fines especialmente limitados durante los procesos de planificación y producción de prueba.