Todos hemos construido castillos de arena en la playa: muros imponentes, torres majestuosas, fosos llenos de tiburones. Si eres como yo, te sorprenderá lo bien que se mantiene unida una pequeña cantidad de agua, al menos hasta que tu hermano mayor aparece y lo destroza con una patada 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 simple adorno playero de fin de semana.
Como presidente y fundador de Rapidia Tech Inc., 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 de los soportes.
Además, unir varias piezas resulta tan sencillo como sumergirlas en un poco de agua y pegarlas, incluso para piezas fabricadas con métodos de producción tradicionales.
Gelbart analiza algunas diferencias fundamentales entre sus sistemas a base de agua y aquellos que utilizan polvos metálicos con un contenido de cera y polímero del 20 % al 30 % (en volumen). Las impresoras 3D metálicas de doble cabezal Rapidia producen una pasta a partir de polvo metálico, agua y un aglutinante de resina en proporciones que oscilan entre el 0,3 % y el 0,4 %.
Por este motivo, explicó, se elimina el proceso de desaglomeración que requieren las tecnologías de la competencia, que a menudo dura varios días, y la pieza puede enviarse directamente al horno de sinterización.
Los demás procesos se encuentran principalmente en la industria tradicional del moldeo por inyección (MIM), que requiere que las piezas sin sinterizar contengan proporciones relativamente altas de polímero para facilitar su extracción del molde, explicó Gelbart. "Sin embargo, la cantidad de polímero necesaria para unir piezas para la impresión 3D es en realidad muy pequeña: una décima parte del uno por ciento es suficiente en la mayoría de los casos".
¿Por qué beber agua? Al igual que en nuestro ejemplo del castillo de arena utilizado para hacer pasta (pasta metálica en este caso), el polímero mantiene unidas las piezas mientras se secan. El resultado es una pieza con la consistencia y dureza de la tiza para aceras, 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 horneado.
Eliminar el desengrasado también permite imprimir piezas más grandes y con paredes más gruesas, ya que al usar polvos metálicos impregnados con polímero, este no puede "quemarse" si las paredes de la pieza son demasiado gruesas.
Gelbart explicó que un fabricante de equipos exigía espesores de pared de 6 mm o menos. «Por ejemplo, si se trata de una pieza del tamaño de un ratón de ordenador, el interior tendría que ser hueco o de algún tipo de malla. Esto es ideal para muchas aplicaciones, incluso cuando se busca la máxima ligereza. Pero si se requiere resistencia física, como en el caso de un tornillo u otra pieza de alta resistencia, la inyección de polvo metálico o el moldeo por inyección de metal (MIM) no suelen ser adecuados».
Una fotografía de un colector recién impreso muestra la compleja estructura interna que puede producir una impresora Rapidia.
Gelbart destaca otras características de la impresora. Los cartuchos que contienen pasta metálica son recargables y los usuarios que los devuelvan a Rapidia para su recarga recibirán puntos por el material no utilizado.
Se dispone de una variedad de materiales, incluyendo acero inoxidable 316 y 17-4PH, INCONEL 625, cerámica y zirconia, 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 se pueden retirar o evaporar manualmente, lo que permite obtener interiores que de otro modo serían imposibles de reproducir.
Rapidia lleva cuatro años en el mercado y, según reconoce, apenas está comenzando. "La empresa se está tomando su tiempo para solucionar los problemas", dijo Gelbart.
Hasta la fecha, él y su equipo han desplegado cinco sistemas, incluyendo uno en el Centro de Acceso a la Tecnología de Selkirk (STAC) en la Columbia Británica. El investigador Jason Taylor ha estado utilizando la máquina desde finales de enero y ha observado muchas ventajas con respecto a varias impresoras 3D existentes en el STAC.
Señaló que la capacidad de unir piezas en bruto con agua antes de la sinterización tiene un gran potencial. También conoce bien los problemas relacionados con el desengrasado, incluido el uso y la eliminación de productos químicos. Si bien los acuerdos de confidencialidad impiden que Taylor comparta detalles de gran parte de su trabajo, su primer proyecto de prueba es algo que muchos podríamos imaginar: un palo impreso en 3D.
«Salió 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 ocurre con todas las piezas sinterizadas, hay cierta contracción e incluso una ligera desalineación, pero la máquina es adecuada. Podemos compensar estos problemas de forma consistente en el diseño».
El Informe sobre Fabricación Aditiva se centra en el uso de tecnologías de fabricación aditiva en la producción real. Actualmente, los fabricantes utilizan la impresión 3D para crear herramientas y accesorios, e incluso algunos emplean la fabricación aditiva para la producción en masa. Sus historias se presentarán aquí.