17/12/2018 | 4 MINUTOS DE LECTURA

Estudian recubrimientos para objetos hechos con manufactura aditiva

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Investigadores de Sirris y del Instituto Fraunhofer para la Investigación de Polímeros Aplicados investigaron los recubrimientos técnicos para productos de manufactura aditiva.

La manufactura aditiva (MA) tiene muchas ventajas como la fabricación personalizada, la producción flexible y su fácil personalización. Sin embargo, muchos productos tienen una gran rugosidad y porosidad. El tratamiento posterior de las piezas producidas de esta manera requiere mucho tiempo y, a menudo, un factor de costo considerable para los fabricantes. Los recubrimientos técnicos abren nuevas posibilidades para el mercado de MA, especialmente en la producción industrial.

En un proyecto conjunto, investigadores de Sirris —una organización belga no lucrativa— y del Instituto Fraunhofer para la Investigación de Polímeros Aplicados (IAP, en alemán) investigaron los recubrimientos técnicos para productos de manufactura aditiva.

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El término manufactura aditiva (MA) significa una serie de diferentes tecnologías en las que un objeto se construye capa por capa utilizando un modelo 3D. La impresión 3D es a menudo la más conocida de estas tecnologías. Además, el sinterizado selectivo por láser (SLS), la estereolitografía (SLA) o el chorro de material (MJ) también desempeñan un papel importante en el mercado de la MA.

Originalmente, la MA provino de la creación rápida de prototipos, porque sus ajustes son rápidos y flexibles. No obstante, la MA ya se ha establecido en la producción industrial y es una de las tecnologías futuras que tendrán una influencia duradera en el mercado de fabricación y más allá de él. La industria puede beneficiarse de la producción “con solo presionar un botón”, además de que es flexible y se puede usar en pequeñas cantidades. Sin embargo, en muchos casos, la rugosidad y porosidad de la superficie de los componentes representan un desafío.

Para enfrentarlo, los investigadores de Sirris y Fraunhofer IAP han estado investigando recubrimientos técnicos en la manufactura aditiva. Sirris se especializa en la búsqueda de soluciones a los desafíos tecnológicos; generalmente trabaja junto con universidades, centros de investigación, asociaciones y otros institutos. En el Fraunhofer IAP, los investigadores tienen muchos años de experiencia en el campo de los recubrimientos técnicos y este instituto ofrece servicios de investigación sobre polímeros.

“A medida que la MA pasa de la creación rápida de prototipos a la producción industrial, la demanda de componentes fabricados con ella está creciendo. Es esencial en la producción industrial para garantizar la calidad constante del material. En un prototipo, este aspecto juega un papel menor. Además, la demanda sobre la calidad de la superficie está creciendo”, dice el doctor Andreas Holländer, experto en tecnologías de superficie en el Fraunhofer IAP.

Recubrimientos técnicos: superficies lisas y selladas

Usando recubrimientos técnicos, los científicos de ambas instituciones mejoraron significativamente las propiedades de la superficie de los componentes fabricados con manufactura aditiva. El método más eficaz de optimización de superficie demostró ser la combinación de pintura y pulido. Además, los componentes pueden funcionalizarse mediante el uso de lacas especiales u otros tratamientos de superficie. En el proyecto, los científicos metalizaron el componente para ilustrar la funcionalización. Otras funcionalizaciones incluyen una mayor resistencia al rayado o propiedades antibacterianas.

Sirris proporcionó varios componentes hechos con SLS, SLA, MJ y FDM (modelado por deposición fundida = impresión 3D). Todos los métodos tienen diferentes requisitos para el tratamiento de la superficie.

“Con años de experiencia en el tratamiento de superficies, podemos cumplir con una variedad de requisitos. Analizamos cada parte en el primer paso para determinar las propiedades específicas. Luego pudimos activar la superficie respectiva, barnizar y metalizar con el método apropiado”, explica Holländer, quien encabeza el grupo de investigación en Fraunhofer IAP.

Patrick Cosemans de Sirris Flanders agrega que: “hay dos desventajas en el pulido de los componentes terminados: por un lado, lleva mucho tiempo y, por otro lado, cambiamos la forma del componente. Se trata de la abrasión, pero queremos evitarla. Con Fraunhofer IAP hemos desarrollado posibilidades para superar los problemas actuales, especialmente la superficie porosa y rugosa, en la fabricación de aditivos”.

¿Es sostenible la combinación de MA con tecnologías establecidas?

Los métodos de producción convencionales a menudo alcanzan sus límites con componentes complejos. Cuanto más complejo es el componente a construir, más difícil y costoso se vuelve en la fabricación convencional. La MA abre nuevas posibilidades aquí. Los componentes de complejidad variable se pueden hacer más rápido y de forma más rentable. Por ejemplo, un componente que convencionalmente consiste en varias partes individuales puede producirse en un solo paso.

“Es importante, dice el Dr. Holländer, que la superficie de un componente tenga exactamente la calidad que debería tener en cada punto. Especialmente con partes complejas, a menudo es difícil llegar a todas las áreas de la superficie. Pudimos demostrar que con el tratamiento de superficie adecuado podemos funcionalizar completamente todo el componente. La aplicación de tecnologías establecidas de recubrimiento técnico abre nuevas posibilidades para el mercado de MA. En el futuro, el tratamiento de la superficie correspondiente se integrará en el proceso de producción de AM”.

La combinación de MA con tecnologías establecidas promete un mayor valor agregado y un mayor potencial de aplicación que la MA sola.

La nota original, en alemán, puede leerse aquí.


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