Tots hem construït castells de sorra a la platja: murs imponents, torres majestuoses, fossats plens de taurons. Si sou com jo, us sorprendrà com de bé s'enganxa una petita quantitat d'aigua, almenys fins que apareix el vostre germà gran i li dóna una puntada de peu en un esclat d'alegria destructiva.
L'empresari Dan Gelbart també utilitza aigua per unir materials, tot i que el seu disseny és molt més durador que un espectacle de platja de cap de setmana.
Com a president i fundador de Rapidia Tech Inc., un proveïdor de sistemes d'impressió 3D de metall a Vancouver, Columbia Britànica i Libertyville, Illinois, Gelbart ha desenvolupat un mètode de fabricació de peces que elimina els passos que requereixen molt de temps inherents a les tecnologies de la competència, alhora que simplifica enormement l'eliminació del suport.
També fa que unir diverses peces no sigui més difícil que simplement submergir-les en una mica d'aigua i enganxar-les, fins i tot per a peces fabricades amb mètodes de fabricació tradicionals.
Gelbart analitza algunes diferències fonamentals entre els seus sistemes basats en aigua i els que utilitzen pols metàl·liques que contenen entre un 20% i un 30% de cera i polímer (en volum). Les impressores 3D de metall de doble capçal Rapidia produeixen una pasta a partir de pols metàl·lica, aigua i un aglutinant de resina en quantitats que oscil·len entre el 0,3 i el 0,4%.
Gràcies a això, va explicar, s'elimina el procés de desaglomeració que requereixen les tecnologies de la competència, que sovint triga diversos dies, i la peça es pot enviar directament al forn de sinterització.
Els altres processos es troben principalment a la "indústria del modelat per injecció (MIM) de llarga durada que requereix que les peces no sinteritzades continguin proporcions relativament altes de polímer per facilitar el seu alliberament del motlle", va dir Gelbart. "Tanmateix, la quantitat de polímer necessària per unir peces per a la impressió 3D és en realitat molt petita: una dècima part és suficient en la majoria dels casos".
Aleshores, per què beure aigua? Igual que amb el nostre exemple de castell de sorra utilitzat per fer pasta (pasta metàl·lica en aquest cas), el polímer manté les peces unides mentre s'assequen. El resultat és una peça amb la consistència i la duresa del guix de vorera, prou resistent per suportar el mecanitzat posterior al muntatge, el mecanitzat suau (tot i que Gelbart recomana el mecanitzat posterior a la sinterització), el muntatge amb aigua amb altres peces sense acabar i l'enviament al forn.
L'eliminació del desgreixatge també permet imprimir peces més grans i de parets més gruixudes, ja que quan s'utilitzen pols metàl·liques impregnades amb polímer, el polímer no es pot "cremar" si les parets de la peça són massa gruixudes.
Gelbart va dir que un fabricant d'equips requeria gruixos de paret de 6 mm o menys. "Així doncs, diguem que esteu construint una peça de la mida d'un ratolí d'ordinador. En aquest cas, l'interior hauria de ser buit o potser algun tipus de malla. Això és fantàstic per a moltes aplicacions, fins i tot la lleugeresa és l'objectiu. Però si es requereix resistència física com un cargol o alguna altra peça d'alta resistència, aleshores [la injecció de pols metàl·lica] o el MIM no solen ser adequats".
Una foto d'un col·lector recentment impresa mostra els complexos components interns que pot produir una impressora Rapidia.
Gelbart assenyala diverses altres característiques de la impressora. Els cartutxos que contenen pasta metàl·lica són recarregables i els usuaris que els retornin a Rapidia per reomplir-los rebran punts per qualsevol material no utilitzat.
Hi ha disponibles diversos materials, com ara l'acer inoxidable 316 i 17-4PH, l'INCONEL 625, la ceràmica i el zircònia, així com el coure, el carbur de tungstè i diversos altres materials en desenvolupament. Els materials de suport, l'ingredient secret de moltes impressores de metall, estan dissenyats per imprimir substrats que es poden treure o "evaporar" a mà, obrint la porta a interiors que d'altra manera serien irreproducibles.
Rapidia fa quatre anys que funciona i, certament, tot just comença. "L'empresa s'està prenent el seu temps per arreglar les coses", va dir Gelbart.
Fins ara, ell i el seu equip han desplegat cinc sistemes, inclòs un al Selkirk Technology Access Center (STAC) a la Columbia Britànica. L'investigador Jason Taylor ha estat utilitzant la màquina des de finals de gener i ha vist molts avantatges respecte a diverses impressores 3D STAC existents.
Va assenyalar que la capacitat d'"enganxar amb aigua" peces en brut abans de la sinterització té un gran potencial. També coneix els problemes associats amb el desgreixatge, inclòs l'ús i l'eliminació de productes químics. Tot i que els acords de confidencialitat impedeixen que Taylor comparteixi detalls de gran part del seu treball allà, el seu primer projecte de prova és una cosa que molts de nosaltres podríem pensar: un pal imprès en 3D.
«Va quedar perfecte», va dir amb un somriure. «Vam acabar la cara, vam perforar forats per a l'eix i ara l'estic fent servir. Estem impressionats amb la qualitat de la feina feta amb el nou sistema. Com amb totes les peces sinteritzades, hi ha una certa contracció i fins i tot una mica de desalineació, però la màquina és adequada. De manera consistent, podem compensar aquests problemes en el disseny.»
L'Informe Additiu se centra en l'ús de tecnologies de fabricació additiva en la producció real. Els fabricants actuals utilitzen la impressió 3D per crear eines i accessoris, i alguns fins i tot utilitzen la fabricació additiva per a la producció d'alt volum. Les seves històries es presentaran aquí.