Todos hemos construido castillos de arena en la playa: imponentes muros, majestuosas torres, fosos llenos de tiburones. Si eres como yo, te sorprenderá lo bien que se mantiene un poco de agua, al menos hasta que tu hermano mayor aparece y la patea en un arrebato de alegría destructiva.
El empresario Dan Gelbart también utiliza agua para unir materiales, aunque su diseño es mucho más duradero que un espectáculo de playa de fin de semana.
Como presidente y fundador de Rapidia Tech Inc., un proveedor de sistemas de impresión 3D de metal en Vancouver, Columbia Británica, y Libertyville, Illinois, Gelbart ha desarrollado un método de fabricación de piezas que elimina los pasos que consumen mucho tiempo inherentes a las tecnologías de la competencia, al tiempo que simplifica enormemente la eliminación del soporte.
También hace que unir varias piezas no sea más difícil que simplemente sumergirlas en un poco de agua y pegarlas, incluso para piezas fabricadas con métodos de fabricación tradicionales.
Gelbart analiza algunas diferencias fundamentales entre sus sistemas a base de agua y los que utilizan polvos metálicos con un contenido de cera y polímero del 20 % al 30 % (por volumen). Las impresoras 3D de metal Rapidia de doble cabezal producen una pasta a partir de polvo metálico, agua y un aglutinante de resina en cantidades que oscilan entre el 0,3 % y el 0,4 %.
Gracias a esto, explicó, se elimina el proceso de desaglomerado que requieren las tecnologías de la competencia, que a menudo demora varios días, y la pieza se puede enviar directamente al horno de sinterización.
Los demás procesos se encuentran principalmente en la tradicional industria del moldeo por inyección (MIM), que requiere que las piezas no sinterizadas contengan proporciones relativamente altas de polímero para facilitar su desmoldeo, explicó Gelbart. «Sin embargo, la cantidad de polímero necesaria para unir piezas para la impresión 3D es realmente muy pequeña: una décima parte del uno por ciento es suficiente en la mayoría de los casos».
Entonces, ¿por qué beber agua? Como en nuestro ejemplo del castillo de arena usado para hacer pasta (en este caso, pasta metálica), el polímero mantiene unidas las piezas mientras se secan. El resultado es una pieza con la consistencia y dureza de la tiza, lo suficientemente resistente como para soportar el mecanizado posterior al ensamblaje, el mecanizado suave (aunque Gelbart recomienda el mecanizado posterior a la sinterización), el ensamblaje con agua junto con otras piezas sin terminar y el envío al horno.
La eliminación del desengrasado también permite imprimir piezas más grandes y con paredes más gruesas porque al utilizar polvos metálicos impregnados con polímero, el polímero no puede “quemarse” si las paredes de la pieza son demasiado gruesas.
Gelbart comentó que un fabricante de equipos requería espesores de pared de 6 mm o menos. "Supongamos que se construye una pieza del tamaño aproximado de un ratón de ordenador. En ese caso, el interior tendría que ser hueco o quizás de algún tipo de malla. Esto es ideal para muchas aplicaciones, incluso la ligereza es el objetivo. Pero si se requiere resistencia física, como un perno u otra pieza de alta resistencia, la inyección de polvo metálico o la MIM no suelen ser adecuadas".
Una fotografía de un colector recién impresa muestra los complejos componentes internos que una impresora Rapidia puede producir.
Gelbart destaca otras características de la impresora. Los cartuchos que contienen pasta metálica son recargables y quienes los devuelvan a Rapidia para su recarga recibirán puntos por el material no utilizado.
Disponemos de una variedad de materiales, como acero inoxidable 316 y 17-4PH, INCONEL 625, cerámica y zirconio, así como cobre, carburo de tungsteno y otros materiales en desarrollo. Los materiales de soporte, el ingrediente secreto de muchas impresoras de metal, están diseñados para imprimir sustratos que pueden eliminarse o evaporarse manualmente, lo que permite crear interiores que de otro modo serían irreproducibles.
Rapidia lleva cuatro años en el mercado y, hay que reconocerlo, apenas está empezando. «La empresa se está tomando su tiempo para solucionar los problemas», dijo Gelbart.
Hasta la fecha, él y su equipo han implementado cinco sistemas, incluyendo uno en el Centro de Acceso Tecnológico Selkirk (STAC) en Columbia Británica. El investigador Jason Taylor ha estado utilizando la máquina desde finales de enero y ha observado numerosas ventajas en comparación con varias impresoras 3D STAC existentes.
Señaló que la capacidad de unir con agua las piezas en bruto antes de la sinterización tiene un gran potencial. También conoce los problemas asociados con el desengrasado, incluyendo el uso y la eliminación de productos químicos. Si bien los acuerdos de confidencialidad le impiden a Taylor compartir detalles de gran parte de su trabajo allí, su primer proyecto de prueba es algo que a muchos nos podría venir a la mente: un palo impreso en 3D.
"Quedó perfecto", dijo con una sonrisa. "Terminamos la cara, perforamos los agujeros para el eje y ya lo estoy usando. Estamos impresionados con la calidad del trabajo realizado con el nuevo sistema. Como con todas las piezas sinterizadas, hay algo de contracción e incluso un poco de desalineación, pero la máquina es adecuada. Constantemente, podemos compensar estos problemas en el diseño".
El Informe Aditivo se centra en el uso de tecnologías de fabricación aditiva en la producción real. Hoy en día, los fabricantes utilizan la impresión 3D para crear herramientas y accesorios, y algunos incluso utilizan la fabricación aditiva (FA) para la producción a gran escala. Sus historias se presentarán aquí.