Guias

La mayoría de las tecnologías de impresión 3D son directas; crean directamente el objeto terminado sin fundición ni pasos adicionales necesarios. Estos incluyen el modelado de deposición fusionada , la estereolitografía y muchos más. Sin embargo, una técnica menos conocida en la que la impresión 3D también es útil es Lost Wax Casting, un proceso de impresión 3D indirecta.

También conocido como fundición de inversión o fundición de precisión, Lost Wax Casting implica la creación de un duplicado o clon de un molde original; generalmente de un metal como el oro o la plata. El proceso tiene una rica historia; se cree que se ha utilizado entre el 4500 a. C. y el 3500 a. C., con objetos encontrados en el sur de Israel creados con fundición a la cera perdida que data del 3700 a. C. ¡Eso fue hace más de 5700 años!

También tenemos un libro electrónico de impresión 3D gratuito con guías de las principales tecnologías de impresión 3D. Haga clic aquí para obtener más información .

Pasos del proceso de fundición a cera perdida

Parte 1: Diseño 3D de la pieza de fundición de cera perdida

Al usar la impresión 3D en Lost Wax Casting, es importante recordar que tendrá dificultades si no tiene habilidades previas de diseño 3D, a menos que cree algo que esté disponible gratuitamente en línea. Esto se debe a que deberá diseñar el modelo de impresora 3D que desea crear para imprimir en 3D el molde original. Puede hacer esto en cualquiera de las opciones de software 3D gratuitas o de pago que existen; también hemos escrito nuestra propia clasificación de software 3D gratuita y nuestra clasificación de software 3D profesional .

Una vez que haya elegido su herramienta de software 3D, es hora de diseñar. Simplemente cree la pieza que elija, ya sea una pieza de joyería impresa en 3D como un anillo o un colgante, o incluso un corazón loco impreso en 3D . Una vez que lo haya diseñado, expórtelo como un archivo STL o un tipo de archivo compatible similar y prepárese para imprimir con su cortadora 3D .

Para obtener más información sobre Lost Wax Casting, hay un ejemplo de un video de YouTube Lost Wax Casting que presenta un molde de bebedero creado con la impresora 3D Form 2 SLA de Formlabs.

Parte 2: Impresión 3D con cera del molde

Una vez que haya cortado el modelo 3D de su pieza para usar con Lost Wax Casting, ¡estará listo para imprimir! Para verificar el tamaño y el ajuste, se recomienda probar una ejecución de prueba en configuraciones de menor calidad, y luego, una vez que tenga un ajuste perfecto, imprima en 3D su modelo final en configuraciones más altas. Una vez que tenga un modelo con el que esté satisfecho, estará listo para crear el molde negativo interno.

Se pueden utilizar impresoras como la gama Pro Jet de 3D Systems, impresoras 3D de resina como las de Formlabs e impresoras 3D FDM como Ultimaker para imprimir el molde en 3D. Hay una serie de buenos filamentos de cera que son compatibles, aunque la gama Pro Jet puede imprimir soportes en material que tiene un punto de fusión más bajo, lo que simplifica el proceso de eliminación del soporte. Las impresoras de estereolitografía como la Form 3 imprimen naturalmente en una resina similar a la cera, similar en consistencia a la textura cerosa requerida.

Parte 3: El segundo molde

Una vez que su molde original impreso en 3D esté listo, debe crear un área sellada, o bebedero, donde pueda verter el material en el interior. Una vez que haya configurado esto, vierta el material fundido (ya sea silicona, poliuretano u otro material similar a la cera) dentro del bebedero.

Una vez que se haya secado, retira el modelo. Este es un negativo exacto de su molde original impreso en 3D y formará la base de lo que creará su pieza de metal impresa en 3D .

Parte 4: Creación de la pieza de metal final con fundición a la cera perdida

Una vez que el molde negativo esté listo y seco, es importante precalentarlo para que esté listo para el repentino bombardeo de metal fundido y el posterior calor.

Una vez que el metal elegido se haya calentado a una temperatura lo suficientemente alta y se haya derretido, viértalo en el molde negativo. Esto hace algunos intentos para hacerlo bien, y si no se hace correctamente puede dejarlo sin detalles suficientes en su modelo. Es importante hacerlo bien, o notarás las imperfecciones para siempre. Cuando esté vertido, déjelo enfriar.

Parte 5: Post-procesamiento de fundición a cera perdida

Aunque bonito y brillante, el objeto de metal que ha fundido no se verá tan bonito como podría. Primero deberá cortar el exceso de metal que vertió en el molde negativo. Este corte será áspero y requerirá pulido, lijado o un proceso similar. Qué proceso depende del metal y su resistencia; Los metales blandos como el peltre se pueden moldear y refinar mucho más fácilmente que el metal o el platino.

Cualquier otra cosa más allá de esto es completamente su elección. Es posible que desee personalizar su pieza con extras que combinen con su estilo y creatividad. Más allá de esto, ¡todo depende de ti!

Materiales de fundición de cera perdida

Se puede usar una variedad de metales en anillos, colgantes y más de Lost Wax Casting. Sin embargo, dado que los usos son principalmente joyería, los metales más preciosos y caros se utilizan con mayor frecuencia. Éstos incluyen:

• Oro : el oro de 14 quilates o de 18 quilates se usa comúnmente en piezas de joyería caras y de alta calidad.
• Plata – La plata 925 (92,5% de pureza) también se usa comúnmente, ya que es muy maleable y tiene buenas propiedades conductoras de calor.
• Bronce con cobre : una opción más barata, vale la pena recordar que se empañará si el metal no se barniza.
• Latón : otra opción de menor precio.
• Cobre : una alternativa viable a bajo precio.

Si está buscando la mejor cera para la impresión 3D Lost Wax Casting para el molde de cera original, hay algunas opciones. Para la impresión 3D FDM, puede utilizar filamento de cera Print2Cast o filamentos MOLDLAY diseñados por Kai Parthy. Estos no son como los filamentos típicos y se extruyen a diferentes temperaturas al PLA o ABS (generalmente a temperaturas más bajas). Para impresoras 3D SLA o DLP o LCD , hay una variedad de resinas similares a cera disponibles, así como para impresoras Multi Jet .

Aplicaciones: Joyería y odontología de fundición a la cera perdida

Como era de esperar, dado que Lost Wax Casting sobresale en la creación de patrones geométricos de metales muy precisos, el proceso se utiliza ampliamente en joyería. Las impresoras Pro Jet 3D tienen una precisión de hasta 0.025 mm en la creación del modelo de cera original, y esta precisión se puede transmitir al objeto de metal. La joyería se puede crear para engastar perfectamente joyas como diamantes, esmeraldas y rubíes, lo que la convierte en una opción versátil y muy atractiva para los joyeros. Empresas de impresoras 3D industriales como EnvisionTEC, Formlabs y 3D Systems fabrican algunas de las mejores impresoras 3D para este propósito.

Ventajas y desventajas de la fundición a cera perdida:

Ventajas

• En comparación con las tecnologías de impresión 3D alternativas para crear objetos metálicos geométricamente complejos, Lost Wax Casting tiene pocas barreras de entrada y es barato de producir. No necesita necesariamente una impresora 3D de sinterización directa por láser de metal o fusión por haz de electrones de € 300,000, solo el kit de fundición de cera perdida y los materiales.
• Aunque no es un hecho científico concreto; es más satisfactorio crear tus propias piezas. Otros procesos de impresión 3D son muy independientes, ya que presionas un botón y, unas horas más tarde, aparece el producto terminado. Lost Wax Casting es práctico, lo que te deja con la sensación de satisfacción de haber completado el proyecto.

Desventajas

• Más práctico y, por lo tanto, más lento y menos escalable. Las empresas que buscan producir una mayor cantidad de piezas rápidamente preferirán DMLS, Binder Jetting o EBM, ya que pueden crear varias piezas a velocidades más altas sin necesidad de mano de obra.
• Curva de aprendizaje bastante empinada. Verter el metal fundido correctamente para que cada hendidura esté bien definida es una habilidad que requiere tiempo. Por lo tanto, esté preparado para proyectos fallidos, materiales desperdiciados y mucha frustración.

El método tradicional de construcción de viviendas puede haber cambiado en los últimos 200 años, pero ha conservado un elemento clave: los seres humanos. En ausencia de maquinaria avanzada, la gente construyó casas con sus manos y las herramientas, como lo han hecho durante toda la historia humana. Este era el caso hasta ahora, con la aparición de impresoras 3D industriales capaces de extruir hormigón para construir una casa impresa en 3D. Ahora, gigantescas impresoras 3D han impreso estructuras de casas enteras en horas.

La impresión 3D ofrece una solución revolucionaria; proponer construir casas más rápido, más preciso y más barato que las personas. Mostraremos algunos proyectos de casas impresas en 3D interesantes que ya existen, las ventajas y desventajas de las casas impresas en 3D, y mencionaremos algunas empresas de impresoras 3D que están trabajando arduamente para comercializar la tecnología.

Hemos dividido esta guía completa de casas impresas en 3D en tres partes:

• Parte 1 : Una selección de los proyectos de mansión, casas y apartamentos impresos en 3D más emocionantes
• Parte 2: Cinco ventajas de las casas impresas en 3D y cómo nos beneficiarían los edificios impresos en 3D
• Parte 3 : Cinco empresas de casas impresas en 3D que construyen apartamentos increíbles

También hemos publicado el historial completo de la impresión 3D, que puede ver aquí .

Parte 1: 8 emocionantes construcciones de casas impresas en 3D

1. La casa impresa en 3D más grande del mundo: por Apis Cor en Dubai

Si oye hablar de un proyecto de construcción emocionante o innovador, es muy probable que involucre a Dubai. Dubái ha estado defendiendo ambiciosos proyectos arquitectónicos durante años, y recientemente ha tomado la audaz decisión de tener el 25% de los nuevos edificios impresos en 3D para 2030.

Este edificio administrativo consta de dos pisos, con una hermosa arquitectura impresa en 3D que nace de una colaboración continua entre la empresa rusa de casas impresas en 3D Apis Cor y el municipio de Dubai.

Esperamos mucho más de Apis Cor en Dubai, ya que consideran que este edificio es solo una prueba para proyectos de casas impresas en 3D más grandes para el futuro. Se afirma que fue para probar si la impresora 3D de hormigón de Apis Cor podía imprimir un edificio en el calor de Dubai, y pasó con gran éxito.

Espere más muy pronto: bloques de apartamentos, rascacielos, monumentos y más impresos en 3D.

Para ver la historia completa que cubre el edificio impreso en 3D más grande del mundo, haga clic aquí .

2. Primera familia que se muda a una casa impresa en 3D en Francia

• Precio de la casa impresa en 3D: £ 170,000
• Ubicación: Francia

En julio de 2020, una familia francesa se mudó a su nueva casa de cuatro dormitorios, convirtiéndose en la primera familia en vivir en una casa impresa en 3D. Esta fue una colaboración entre el ayuntamiento, la asociación de vivienda y la Universidad de Nantes. El objetivo era construir un prototipo con el objetivo a largo plazo de crear casas impresas en 3D que fueran más baratas y más rápidas de construir que las casas tradicionales. La casa costó alrededor de £ 176,000, un 20% menos que la construcción tradicional.

Esta casa impresa en 3D de 1022 pies cuadrados tardó 54 horas en construirse, aunque esta fue solo la estructura. Se necesitaron cuatro meses adicionales de contratistas para instalar las ventanas, puertas y otras partes antes de que se terminara la casa. El equipo detrás de este extraordinario logro ahora cree que podría crear una casa similar en 33 horas, citando conocimientos adicionales y avances tecnológicos.

Benoit Furet, el hombre detrás del proyecto, cree que las casas impresas en 3D ofrecen una solución a la creciente escasez de viviendas y viviendas sociales en el futuro. Además, afirma que con las crecientes economías de escala y los avances tecnológicos, las casas impresas en 3D serán un 40% más baratas de construir en un plazo de 10 a 15 años.

Sin embargo, quizás la parte más interesante de esta construcción es la arquitectura: la casa fue construida para curvarse alrededor de árboles protegidos por el medio ambiente. Esto simplemente no es plausible para las construcciones tradicionales. Esto ofrece potencial para diseños más atractivos, así como para crear casas personalizadas para adaptarse a las personas discapacitadas.

3. Casa impresa en 3D Apis Cor construida en 24 horas

• Precio de la casa impresa en 3D: € 10,000
• Ubicación: Rusia

Probablemente la construcción de casas impresas en 3D más famosa y viral, esta casa de forma interesante se construyó en 2020 en solo un día, ¡mientras nevaba! Según el equipo, la construcción de la casa costó un poco más de € 10,000, incluidos los muebles con ventanas y puertas, aunque discutiremos por qué estas cifras pueden no contar la historia completa más adelante en este artículo.

Ahora, varios años después, este fue definitivamente el momento en el que el mundo se despertó ante la posibilidad de casas impresas en 3D en el futuro. Este video viral no solo demostró que se podía hacer, sino que las viviendas impresas en 3D se podían construir más rápido que las personas, y el costo de una casa impresa en 3D era mucho menor.

La construcción de Apis Cor llevó las estructuras impresas en 3D al ojo público, alentando a otros a involucrarse y democratizar la construcción de viviendas impresas en 3D.

4. ICON & New Story 3D Printed House en Austin, Texas, EE. UU.

• Costo de la casa impresa en 3D: € 10,000
• Ubicado: EE. UU.

Otra historia viral reciente, esta colaboración entre ICON y New Story fue noticia cuando construyeron una casa impresa en 3D en Texas, EE. UU. A principios de este año. El prototipo de casa impresa en 3D le costó a las empresas aproximadamente € 10,000, aunque afirman que este número puede reducirse a € 4,000 en el futuro.

La casa, como la casa impresa en 3D de Apis Cor en Rusia, se construyó en 24 horas y es parte del plan a largo plazo de ICON para ayudar en la infraestructura en las partes más pobres del mundo a través de viviendas. La organización sin fines de lucro ICON ya ha construido más de 800 casas en Haití, El Salvador, Bolivia y México, y planea utilizar la impresión 3D para crear casas de bajo costo en estas áreas: ICON actualmente contrata trabajadores locales, pero es posible que algunas áreas no cuenten con los constructores calificados. necesario.

Por lo tanto, las casas impresas en 3D ofrecen una solución a este problema de falta de constructores calificados. Se podrían llevar grandes impresoras 3D de hormigón a estas áreas empobrecidas donde hay pocos constructores capacitados para crear hogares para personas en situación de pobreza. Este es un ejemplo de cómo la impresión 3D ayuda a mejorar las vidas de los más vulnerables de la sociedad, y felicitamos a ICON y New Story por su fantástico trabajo aquí.

Este es también un proyecto que probablemente veremos desarrollar. New Story está cofundada y asesorada por personas muy poderosas y exitosas, incluido el CEO de Glassdoor y el cofundador de Reddit, Alexis Ohanian. Muchas de las personas vinculadas al proyecto tienen un historial de ejecución y éxito, por lo que esperamos ver el progreso del proyecto. Desde el proyecto de Texas, también han impreso una serie de casas impresas en 3D en México.

5. «Office of the Future» impresa en 3D en Dubai

• Precio de construcción impreso en 3D: € 140,000
• Ubicado: Dubai

Dubái siempre está en los titulares por ser ambicioso y extravagante en sus declaraciones de objetivos futuros, nada más que su afirmación de que el 25% de los edificios se construirán utilizando impresión 3D para 2030. Y lo respaldan con acciones; esta oficina, que se dice que es el edificio impreso en 3D más avanzado del mundo, costó aproximadamente € 140,000 para construir (sin incluir los detalles de acabado) y tomó 17 días.

Cariñosamente llamada la «oficina del futuro», el edificio fue creado por una impresora 3D de hormigón de 20 pies de altura que utiliza un brazo robótico para depositar cemento. Solo se necesitaba un empleado para monitorear la impresora 3D de la casa mientras imprimía, y siete empleados trabajaron en la construcción de componentes de la oficina mientras la impresora funcionaba.

Además, 10 electricistas y otros especialistas trabajaron en el funcionamiento interno de la oficina durante los 17 días de construcción. Por lo tanto, no podemos llamarlo una casa completamente impresa en 3D, ya que otros trabajadores llenaron otros componentes. Pero la impresión 3D nunca ha pretendido poder insertar sistemas eléctricos complejos mientras imprime, simplemente cree la estructura en un tiempo récord. Con este proyecto que muestra una gran ambición, tal vez Dubai se convierta en un líder mundial en casas impresas en 3D.

6. Casa impresa en 3D de Gaia Italia

• Precio del apartamento impreso en 3D: € 1,000
• Ubicación: Italia

La empresa italiana de impresión 3D de la casa WASP construyó ‘Gaia’, una cabaña impresa en 3D hecha de una mezcla de hormigón y material a base de barro. La estructura de 215 pies cuadrados tardó 10 días en completarse, aunque el tiempo total para contabilizar todos los muebles y adiciones sería más largo. La parte más extraordinaria es que la cabaña costó solo € 1,000 en materiales para construir, aunque esto no tiene en cuenta la mano de obra y otros costos.

Al igual que los planes de New Story para el mundo en desarrollo, este interesante prototipo puede constituir la base para la construcción de viviendas en los países más pobres. En áreas más desfavorecidas donde el problema inminente es el refugio en lugar de cableado y tuberías dentro de las casas, estas casas baratas impresas en 3D ofrecen una solución eficaz a una crisis real.

7. Project Milestone, Eindhoven – Construcción de 5 condominios impresos en 3D en Holanda

• Precio de la vivienda impresa en 3D: N / A
• Ubicación: Holanda

Project Milestone , el nombre en clave del proyecto para desarrollar cinco casas habitables y de hermosas formas en Eindhoven, Holanda, es una colaboración fascinante entre Houben y Van Mierlo Architecten, Van Wijnen y la Universidad Tecnológica de Eindhoven. Pionero como una solución a la escasez de albañiles calificados en los Países Bajos, la primera de estas casas, la primera casa impresa en 3D en venta, atrajo a más de 20 compradores interesados en su primera semana en el mercado.

Aunque actualmente solo la estructura de cemento de las casas está impresa en 3D, con los avances en la tecnología se espera que para cuando se construya la quinta casa, otras características, como tuberías de drenaje, también se realicen con la impresora. Esto reducirá aún más los costos e influirá en la adopción de la impresión 3D en la construcción de viviendas.

8. 3D Housing 05 – Semana del Diseño de Milán

• Precio de la vivienda impresa en 3D: N / A.
• Ubicación: Italia.

Una colaboración entre la firma de ingeniería Arup y el estudio de arquitectura CLS Architetti, e impresa en 3D por CyBe Construction; esta elegante casa impresa en 3D, llamada ‘ 3D Housing 05′ , expuesta en la Semana del Diseño de Milán después de su construcción en noviembre de 2020.

La casa impresa en 3D, construida en una semana en una plaza de Milán con hormigón reciclado, mide alrededor de 100 metros cuadrados y contiene una sala de estar, un dormitorio, una cocina, un baño y una azotea. El destacado constructor de casas impresas en 3D CyBe Construction creó la casa con su impresora 3D de hormigón; capaz de imprimir una sola pared en entre 60 y 90 minutos.

La parte más interesante es el hormigón reciclado, desarrollado por Italcementi, que utiliza escombros de las ciudades de demolición para crear el material imprimible en 3D. Esto se puede reciclar nuevamente después de que el edificio haya sido demolido. Massimiliano Locatelli, el arquitecto principal de CLS Architetti, afirma que construir cada metro cuadrado cuesta 1.000 €, la mitad del precio de la construcción tradicional. Con los avances en la tecnología, cree que esto se puede reducir a entre 200 y 300 euros en el futuro.

Parte 2: Ventajas de la casa impresa en 3D: cinco ventajas de la casa impresa en 3D

Respetuoso con el medio ambiente: dado que la impresión 3D es una forma de fabricación aditiva, no quedan residuos. Por lo tanto, en la construcción de una casa impresa en 3D, se gasta menos hormigón y otros materiales, lo que beneficia al medio ambiente.

Las casas impresas en 3D cuestan menos: una gran parte de los costos de construcción de una casa es la mano de obra involucrada, ya que las casas tardan tanto en construirse. Una impresora 3D doméstica solo requiere que una persona la controle, lo que reduce enormemente los costos involucrados en la construcción de una casa, aunque existe el contraargumento de dejar a las personas sin trabajo.

Además, la Universidad de Tartu, Estonia, con la Universidad de Ciencias de la Vida de Estonia, han colaborado para crear un material de hormigón para casas impreso en 3D de bajo costo hecho principalmente de turba que podría reducir el costo del material de construcción de una casa hasta en 10 veces. Además, debido a que la turba es tan común, podría desenterrarse localmente, como en países desfavorecidos del tercer mundo, y usarse para construir casas, por lo que los materiales no tienen que enviarse allí.

Las casas impresas en 3D se pueden hacer más rápido: las casas pueden tardar entre cuatro y seis meses en construirse en promedio, pero una impresora 3D puede imprimir la estructura de una casa en solo un día. Con contratistas efectivos para colocar puertas, techos y ventanas, esto significa que las casas terminadas se podrían construir en solo unas pocas semanas.

Más opciones desde el punto de vista arquitectónico: debido a que la impresión 3D permite una precisión mucho más allá de lo que son capaces los humanos, las impresoras 3D de todas las formas y tamaños pueden crear diseños complejos. Esto es beneficioso no solo estéticamente, sino también en la capacidad de crear casas personalizadas para que sean lo más eficientes posible en cuanto a retener el calor, ahorrar dinero y crear entornos en los que las personas con discapacidad puedan vivir cómodamente.

Capacidad para ayudar a quienes lo necesitan: ser capaz de crear estructuras básicas de refugios de forma rápida, económica, con una mano de obra mínima y con materiales accesibles hace que la impresión 3D sea la única opción clara para la tarea. Por lo tanto, no es de extrañar que se estén llevando a cabo muchas investigaciones para perfeccionar la tecnología y con organizaciones sin fines de lucro como New Story que intentan utilizar la impresión 3D en el tercer mundo.

Sin embargo, sigue siendo importante ser realista.

Es probable que las casas impresas en 3D no sean tan baratas como afirman las empresas que han construido casas impresas en 3D. Solo enumeran el costo de la casa en términos de los materiales consumidos para construirla, omitiendo factores clave como la mano de obra, el costo de la impresora (alquiler o compra), acabados interiores y exteriores, y cableado, tuberías y otros cimientos clave. La casa en Nantes, Francia construida por £ 170K es un costo exacto para un edificio habitable impreso en 3D, no las extravagantes afirmaciones de construir un domicilio en pleno funcionamiento por € 4,000.

Parte 3: 5 empresas de casas impresas en 3D que construyen edificios geniales impresos en 3D

1 – Apis Cor

• País basado: Rusia
• Mejor conocido por: ¡imprimir en 3D una casa entera en 1 día!

La empresa rusa Apis Cor es responsable de toda la casa impresa en el proyecto de un día que mencionamos en la parte superior de nuestra historia principal. Desde que fue pionera en viviendas impresas en 3D, Apis Cor también está haciendo olas en la industria espacial, ¡ganando premios de la NASA por presentaciones para técnicas de impresión 3D en Marte!

Las impresoras 3D de su casa son enormes estructuras goliat, que depositan hormigón capa por capa para crear una estructura de casa completa. Estas impresoras 3D domésticas solo crean la estructura, el equivalente al chasis de un automóvil, que la mano de obra calificada puede terminar agregando sistemas eléctricos y de plomería.

2 – Construcción CyBe

• Basado en el país: Holanda
• Mejor conocido por: Milan Design Week 3D Printed House

CyBe es otra empresa enormemente innovadora en el sector de las casas impresas en 3D. Responsable de la casa exhibida durante la Semana del Diseño de Milán, así como de los puentes impresos en 3D en los Países Bajos y los edificios de hormigón construidos en Arabia Saudita, CyBe Construction está logrando un gran progreso en la construcción de casas habitables utilizando sus impresoras 3D de hormigón.

3 – WinSun – Construcción de casas impresas en 3D en China

• Basado en el país: China
• Mejor conocido por: imprimir en 3D 10 casas en un día en 2020

WinSun es una empresa china que llegó a los titulares en 2020 al construir diez casas impresas en 3D, pequeños edificios de hormigón que cuestan € 4,800 cada uno, en solo un día. Desde entonces, WinSun ha seguido innovando, más recientemente imprimiendo en 3D una parada de autobús comercial y desarrollando aún más sus impresoras 3D de hormigón.

4 – ICONO

• Basado en el país: EE. UU.
• Mejor conocido por: Austin, Texas casa impresa en 3D

ICON no es solo una empresa de impresión 3D, sino que también se enfoca en robótica y proyectos de construcción tradicionales. Con sede en los EE. UU., ICON está respaldada por Y Combinator y tiene objetivos ambiciosos para construir edificios emocionantes en todo el mundo, con su poderosa impresora 3D para casas Vulcan II.

Impresora 3D de la casa Vulcan II

La impresora 3D para casas Vulcan II de ICON es una gigantesca goliat de extrusión de concreto capaz de construir casas de hasta 2,000 pies cuadrados. Es la primera impresora 3D para construcción disponible comercialmente, diseñada específicamente para construir casas resistentes de un solo piso de hasta 8.5 pies de alto y 28 pies de ancho.

ICON también ha sido pionera en la investigación de su material a base de hormigón para evitar que cree capas imperfectas o se endurezca demasiado rápido. La mezcla real de materiales en sí puede modificarse en función de las necesidades y los usos, lo que hace que la oferta de ICON sea muy versátil.

5 – BatiPrint

• País basado: Francia
• Mejor conocido por: casa impresa en 3D en Nantes

Las impresoras 3D de casas francesas BatiPrint desempeñaron un papel importante en la construcción de la primera casa impresa en 3D habitable que mencionamos al principio del artículo, en Nantes, Francia. BatiPrint ha sido pionera en una impresora 3D doméstica que imprime con capas de poliuretano y hormigón, creando cimientos sólidos que están hechos para durar.

Conclusión

Aunque está lejos de perfeccionarse, el potencial de las casas impresas en 3D es emocionante. Ha demostrado funcionar y hacer frente a los elementos en Europa y EE. UU., Y realmente puede funcionar más rápido y de manera más eficiente que las personas.

La pregunta ahora es cómo se recibirá la tecnología: ¿la gente se resentirá con los impresores de hormigón por hacer obsoletos a los constructores? ¿O los aceptarán, contentos de poder ahorrarles dinero en la construcción de sus sueños?

Incluso las impresoras domésticas más avanzadas del futuro probablemente requerirán monitores para evitar cualquier desastre, y estamos a un mundo de distancia de una impresora que pueda imprimir simultáneamente en 3D las ventanas de vidrio, puertas de madera, tuberías, dispositivos electrónicos y otros muebles junto con la casa.

Por tanto, las impresoras 3D domésticas no sustituyen a las personas, sino que las complementan; haciendo el trabajo pesado mientras los especialistas hacen lo que mejor saben hacer. Por lo tanto, es importante centrarse en cómo las casas impresas en 3D pueden beneficiarnos tanto a nosotros como a los del tercer mundo, y respetar las ventajas que ofrecen las casas impresas en 3D.

PolyJet / Material Jetting es una tecnología de impresión 3D que existe desde hace 20 años. Es muy similar a la impresión de inyección de tinta estándar, solo que cada capa impresa se apila para hacer una pieza 3D. También es una de las únicas tecnologías que permite la impresión 3D a todo color y también puede imprimir varios materiales al mismo tiempo.

Pero, ¿cómo funciona PolyJet? Esta guía explica la historia de la tecnología, la preparación para la impresión, el proceso de impresión 3D por inyección de material, el posprocesamiento, los materiales, las aplicaciones, las ventajas y desventajas, y más.

También puede leer nuestras otras guías de tecnologías de impresión 3D aquí.

Esta guía también forma parte de nuestro libro electrónico GRATUITO sobre tecnologías de impresión 3D. Puedes descargarlo aquí.

Tiempo de lectura: aprox. 4 min .

Introducción a la inyección de materiales y PolyJet

Una breve historia

Material Jetting fue desarrollado por el fabricante israelí de impresoras 3D Objet Geometries en 1998 en Rehovot. Rami Bonen, Gershon Miller y Hanan Gotaait colaboraron para desarrollar la tecnología.

La empresa resultó exitosa y para el año 2000 había recibido una inversión de € 15 millones, valorando la empresa en € 36 millones. En abril de 2020 se anunció que Objet se fusionaría con Stratasys para consolidar las gamas de impresoras de ambas empresas de impresoras 3D . Stratasys ahora ofrece impresoras 3D PolyJet como parte de su gama de productos.

¿Es PolyJet o Material Jetting? ¿Y hay alguna diferencia?

Tanto PolyJet como Material Jetting son la misma tecnología. PolyJet es el nombre patentado por Objet Geometries a fines de la década de 1990, mientras que Material Jetting es el nombre técnico del proceso. Esto es similar a cómo el modelado por deposición fundida también se denomina a veces Fabricación de filamentos fundidos: uno es un nombre de «marca» patentado, el otro es un nombre técnico.

Usaremos ambos indistintamente durante esta guía.

Preparación para la impresión 3D PolyJet / Material Jetting

Como ocurre con todas las tecnologías, necesita un archivo de impresora 3D . Por lo general, un archivo STL , luego deberá enviar este archivo a un programa de corte 3D como Cura. Estos programas luego resolverán cómo imprimir su pieza en función de los tamaños de capa y la configuración de impresión que haya elegido, incluido el porcentaje de relleno, el grosor de la capa y más.

Características de impresión de PolyJet / Material Jetting

PolyJet es una de las tecnologías de impresión 3D más precisas, con una precisión de hasta 16 micrones y la capacidad de crear acabados extremadamente suaves. Dos aspectos de la inyección de material influyen mucho en la calidad de la pieza: el tamaño de la gota del chorro (similar al tamaño del punto del láser en SLA); y altura de capa.

Material Jetting es compatible con una gran variedad de materiales y colores. Con PolyJet, puede crear piezas de impresora 3D multicolores o incluso a todo color utilizando Material Jetting, ¡e incluso tener piezas de impresión con varios materiales diferentes en diferentes áreas de la pieza! Las impresoras PolyJet pueden imprimir una gama casi infinita de colores, ya que son compatibles con las gamas de colores Pantone, al igual que una impresora de inyección de tinta 2D de alta calidad.

Esto se debe a los múltiples cabezales de impresión, como las impresoras FDM 3D de doble extrusora , lo que significa que se pueden imprimir múltiples materiales simultáneamente. El éxito de Material Jetting en la impresión a todo color parece haber influido en el desarrollo de la impresión 3D Multi Jet Fusion .

Además, PolyJet es una de las tecnologías de impresión 3D más rápidas ya que, a diferencia de la sinterización selectiva por láser, por ejemplo, PolyJet imprime como una línea en lugar de en un punto fijo. Esto también significa que PolyJet puede imprimir varios objetos en esta línea a la misma velocidad que imprime un objeto.

PolyJet utiliza las mismas resinas poliméricas líquidas que la estereolitografía , que se inyectan y luego se curan al exponerlas a una luz ultravioleta. Esto es algo similar a la impresión de inyección de tinta 2D, solo con capas de impresión una encima de la otra para crear una parte sólida en lugar de imprimir en papel.

PolyJet / Jetting de materiales frente a SLA

Dado que PolyJet utiliza fotopolímeros como SLA, se podría decir que los dos procesos son similares. Sin embargo, las impresoras SLA 3D utilizan tecnologías de polimerización en cubas con mucho más calor que PolyJet, que utiliza temperaturas más bajas (30-60 ° C).

PolyJet / Jetting de materiales frente a FDM

El modelado por deposición fundida es la tecnología de impresión 3D más asequible y accesible, mientras que PolyJet es más cara e industrial. Una diferencia clave es que las piezas creadas con PolyJet se notan menos fuertes que las creadas con una impresora 3D FDM . Pierden fuerza con el tiempo, mientras que las piezas FDM mantienen su fuerza y forma. Sin embargo, la inyección de material es mucho más rápida, ofrece mejores opciones de material y color y es más escalable.

Proceso de impresión 3D PolyJet / Material Jetting

El proceso es similar a la impresión por inyección de tinta, solo que en lugar de inyectar gotas de tinta sobre el papel, PolyJet usa pequeñas boquillas para depositar gotas de fotopolímeros líquidos en la bandeja de construcción. Mientras se inyecta, el material se cura simultáneamente con una luz ultravioleta. Los polímeros se calientan entre 30 y 60 ° C para controlar su viscosidad mientras se inyectan e imprimen.

Las piezas creadas mediante este proceso requieren soportes para proteger la pieza de deformaciones o alabeos, y se imprimen al mismo tiempo que la pieza. Los soportes suelen estar hechos de un material diferente que está diseñado para separarse de la pieza cuando se disuelve en agua. Una vez disueltas, por lo general apenas se puede decir que había soportes en primer lugar, con las piezas Material Jetted conocidas por sus acabados superficiales lisos.

Postprocesamiento PolyJet / Material Jetting

Los soportes en PolyJet se imprimen de forma sólida, por lo que se utiliza más material que en FDM o SLA. Esto se suma al costo de la inyección de material, que puede ser muy costoso. Sin embargo, el proceso de extracción del soporte es muy fácil, ya que los soportes se crean a partir de materiales que se disuelven en agua, con poca evidencia de que hayan estado allí después.

Dado que no se utiliza un calentamiento extremo, las piezas se deforman o encogen muy poco durante el proceso de impresión. Esto ayuda a reforzar PolyJet como uno de los mejores y precisos acabados de superficie de todas las tecnologías de impresión 3D. Sin embargo, a medida que las piezas se hacen más grandes, pueden comenzar a perder precisión dimensional ya que las resinas comenzarán a encogerse a medida que se curen. Por lo tanto, considere usar otras tecnologías como Binder Jetting para piezas muy grandes. También debe tener cuidado al manipular las piezas, ya que pueden deformarse fácilmente debido a la exposición a condiciones cálidas o húmedas.

Aunque PolyJet ofrece los mejores acabados superficiales de todas las tecnologías de fabricación aditiva, todavía hay varias técnicas de posprocesamiento disponibles. Estos incluyen el lijado de la pieza si la pieza se va a recubrir posteriormente. Además, las piezas se pueden teñir y pintar para cambiar de color. Sin embargo, con la capacidad de imprimir a todo color de todos modos, esto no siempre es necesario.

PolyJet / Materiales de inyección de material

Hay una amplia gama de materiales disponibles para usarse con PolyJet, literalmente miles. Estos varían en color y propiedades químicas, desde rígidos a flexibles y moldeables. Para ser considerado un material adecuado para la impresión, el material debe tener una baja viscosidad y poder inyectarse en forma de gotas.

Sin embargo, estos materiales no son baratos. Los cartuchos de resina pueden costar entre € 300 y € 1,000 por kg. Ay.

Aplicaciones de inyección de material / PolyJet

Prototipos a todo color: dado que se pueden lograr superficies lisas y a todo color, PolyJet es el método perfecto para prototipos visuales detallados. Esto permite a los diseñadores e ingenieros ver cómo se ve su producto de cerca y evaluar los detalles y la funcionalidad. A menudo se usa para crear patrones para moldes que se usarán en otros procesos, como el moldeo por inyección. El prototipo original se crea con PolyJet y luego se utiliza para crear muchos más productos moldeados por inyección.

Modelos realistas para la educación: otro uso común de la impresión 3D Material Jetting es crear modelos realistas, como modelos anatómicos precisos de órganos humanos. Estos modelos pueden usarse para ayudar a enseñar a los estudiantes cómo realizar procedimientos médicos para que tengan más experiencia antes de realizar cirugías reales. Este acortamiento de la curva de aprendizaje es clave para reducir las tasas de mortalidad durante las cirugías.

Precio de la impresora PolyJet 3D

A diferencia de las impresoras 3D FDM , PolyJet es principalmente una solución industrial. Las impresoras 3D PolyJet comienzan en alrededor de € 6,000 y pueden costar hasta € 75,000 para los modelos de especificaciones más altas. Esto, junto con los costes de los materiales, convierte a Material Jetting en una tecnología de impresión 3D cara.

Ventajas y desventajas de PolyJet / Material Jetting

Ventajas de PolyJet / Material Jetting

• Preciso : la tecnología de impresión 3D con mayor precisión dimensional, hasta 16 micrones.
• Acabado de superficie suave : comparable al moldeo por inyección, por lo tanto, Material Jetting tiene aplicaciones en prototipos de moldeo por inyección.
• Rápido y escalable : PolyJet puede imprimir varias piezas simultáneamente sin pérdida de velocidad a diferencia de las impresoras 3D FDM o SLS .
• A todo color : no muchas tecnologías pueden producir impresiones a todo color, solo Binder Jetting, PolyJet y algunas impresoras Multi Jet Fusion . Agregue el hecho de que se pueden imprimir varios materiales en la misma pieza, y Material Jetting realmente se destaca. Además, el hecho de que se pueden utilizar casi infinitos tonos de color hace que sea extremadamente versátil para la impresión en color.

Desventajas de PolyJet / Material Jetting

• Pobres propiedades mecánicas : las piezas a menudo tienen peores propiedades mecánicas que las piezas creadas con tecnologías como FDM o SLS . Al igual que las piezas impresas en 3D SLA, son vulnerables al calor y la luz solar y pueden perder resistencia con el tiempo.
• Muy caras : son impresoras 3D industriales y los materiales pueden costar entre € 300 y € 1,000 / kg, y las impresoras industriales de inyección de material a veces cuestan € 100,000 +.

Binder Jetting es una tecnología de impresión 3D menos conocida pero versátil que tiene aplicaciones en una variedad de industrias. Binder Jetting es similar a la sinterización selectiva por láser en que requiere polvo en una plataforma de construcción para imprimir en 3D. Se utiliza en dos áreas principales: impresión 3D de metal y en la impresión de modelos y moldes de arena.

Si alguna vez ha visto el término impresión 3D ColorJet, también es Binder Jetting. 3D Systems vende impresoras bajo la marca Color Jet, por lo que si ve esto, sigue siendo Binder Jetting.

Lea nuestras guías de otras tecnologías de impresión 3D aquí .

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Tiempo aproximado de lectura: 4 minutos.

Antes de comenzar a imprimir con Binder Jetting

Para imprimir en 3D, necesita un modelo digitalizado de la pieza que desea crear. Estos se pueden descargar en línea desde sitios como Thingiverse, o puede diseñarlos usted mismo. Los tipos de archivos de impresora 3D compatibles con la mayoría de las impresoras 3D incluyen archivos .stl, .obj y .gcode. Luego, estos se pueden enviar a la impresora 3D para cortarlos e imprimirlos.

Proceso de inyección de aglutinante

Binder Jetting implica depositar un agente aglutinante sobre un lecho de polvo, capa por capa, para formar una pieza. Estas capas se forman, una tras otra, hasta que se crea la parte completa. Podría describirse como un híbrido con elementos de sinterización selectiva por láser y inyección de material , utilizando un material en polvo como con SLS y un agente aglutinante para crear la pieza.

Un cabezal de impresión pasa sobre la superficie del polvo, depositando gotas de aglutinante (que tienen alrededor de 50 micrones de diámetro) que unen las partículas de polvo para formar cada capa del eventual modelo 3D.

Una vez que se termina una capa, el lecho de polvo se baja una capa y se extiende una nueva capa de polvo sobre la capa previamente impresa para que pase el cabezal de impresión.

La precisión y el acabado del objeto aglomerante depende de una variedad de factores. En primer lugar, las alturas de las capas son importantes para determinar la suavidad del acabado. Además, el tamaño de la gota y el tamaño del polvo son importantes para la precisión y la precisión con que se capturará la geometría compleja.

Postimpresión de inyección de aglutinante

Una vez impresa, la pieza se deja curar y ganar fuerza. Después de esto, la pieza se retira del lecho de polvo. Cualquier polvo que no se haya unido se elimina con aire comprimido.

Con Binder Jetting, no se requieren soportes, a diferencia de FDM o SLA. Esto se debe a que las piezas están rodeadas de polvo. Esto también ayuda a reducir el tiempo de posprocesamiento y también ahorra dinero ya que se consumen menos materiales.

Contenedor de polvo

Al igual que SLS, Binder Jetting utiliza un contenedor de polvo. Sin embargo, las piezas se imprimen sin calor, por lo que no hay enfriamiento diferencial y, por lo tanto, no hay deformaciones. Esto significa que se pueden imprimir varias piezas fácilmente durante el proceso de impresión. Esto hace que Binder Jetting sea un buen candidato para la fabricación de piezas metálicas de volumen bajo a medio.

Precisión dimensional

Si la precisión de la impresión 3D de arenisca a todo color, generalmente se limita a 100 micrones, mientras que los núcleos / moldes se limitan a entre 240-380 micrones. Sin embargo, algunas impresoras pueden imprimir hasta 50 micrones si se requiere una superficie especialmente lisa, aunque esto hace que la impresión sea más cara y más lenta. Debido a la falta de calentamiento, las piezas tienen una precisión dimensional muy buena. Sin embargo, existen problemas potenciales de contracción durante los procesos de infiltración o sinterización. Estos son difíciles de predecir y pueden hacer que las piezas se encojan entre un 0,8% y un 2% del tamaño total de la pieza.

Aquí hay otro video que explica el proceso:

Materiales de inyección de aglutinante

Hay dos tipos principales de materiales utilizados con Binder Jetting, arenisca y metales. Sus aplicaciones varían mucho, lo que explicaremos en la siguiente parte.

Chorro de arena con aglutinante

Impresión en arena a todo color

Binder Jetting es una alternativa de bajo costo a los procesos de fabricación tradicionales a las piezas 3D hechas de arena. Un beneficio clave de usar Binder Jetting es la ventaja de la impresora 3D a todo color , una rareza en la impresión 3D. Esto se hace mezclando polvos a base de yeso con el aglutinante líquido.

El cabezal de impresión inyecta el agente aglutinante mientras que otro cabezal de impresión (secundario) inyecta color. Luego, la pieza se cura y se limpia para recuperar la pieza terminada. Luego, esta parte se sinteriza generalmente para hacerla más fuerte. Dado que la pieza ya está coloreada correctamente y cualquier exceso de polvo se puede eliminar fácilmente, otra ventaja del chorro de arena con aglutinante es que se necesita muy poco procesamiento posterior.

Impresión de moldes de arena

El chorro de arena también se usa a menudo para crear moldes, usando arena real o sílice artificial.

Se aplica el mismo método de impresión que con la impresión en arena a todo color. Estos moldes se crean y luego se funden, antes de romperlos para que se pueda quitar la parte metálica del interior. Esto permite formas geométricas complejas, además de ser de bajo costo.

Inyección de aglutinante con metal

Binder Jetting también se puede utilizar para producir piezas metálicas. El proceso implica la unión de polvo metálico utilizando el agente aglutinante de polímero. Al igual que con la arena, Binder Jetting permite la creación de piezas geométricamente complejas que los métodos de fabricación tradicionales simplemente no pueden hacer.

Los metales compatibles con Binder Jetting incluyen acero inoxidable, inconel, cobre, titanio y carburo de tungsteno. En un futuro próximo, la inyección de aglutinante también puede ser fácilmente compatible con los termoplásticos.

Para crear piezas metálicas resistentes y funcionales, se recomienda un proceso secundario. Dependiendo de la funcionalidad prevista de la pieza, se realiza la infiltración o la sinterización. Estos dos procesos se describen a continuación:

Infiltración

Una vez que la pieza ha curado, se retira y se coloca dentro de un horno caliente. El aglutinante se calienta hasta que se quema, reduciendo la pieza a aproximadamente un 60% de densidad y dejando huecos en la pieza.

Luego se usa bronce para rellenar estas partes no densas hasta que la parte tenga una densidad superior al 90% y sea mucho más fuerte: se infiltra en los huecos. Sin embargo, las piezas creadas mediante esta técnica siguen siendo menos resistentes que las piezas creadas mediante fusión en lecho de polvo, como la fusión por haz de electrones o la sinterización directa por láser de metales .

Sinterización

La sinterización se puede realizar en lugar de la infiltración en algunas situaciones. Una vez curada la pieza, se sinteriza en el horno hasta que alcanza una alta densidad de al menos el 97%.

Sin embargo, una razón por la que algunos pueden preferir la infiltración se debe a la contracción que se produce durante el proceso. Es casi imposible predecir qué dimensiones se verán más afectadas y la reducción no es igual en toda la pieza. Esto debe tenerse en cuenta al diseñar la pieza en una herramienta de software 3D, pero aún puede ser problemático.

Aplicaciones de inyección de aglutinante

Modelos de fundición en arena

Se pueden imprimir moldes y núcleos de arena intrincados utilizando impresoras 3D Binder Jetting. El proceso del molde no es muy diferente al de Fundición a la cera perdida y permite geometrías intrincadas debido al soporte que proporciona el molde.

Para obtener más detalles sobre este proceso, vea el video a continuación realizado por la destacada compañía de impresoras Binder Jetting 3D ExOne:

Modelos y prototipos a todo color

Al ser una de las pocas tecnologías capaces de imprimir a todo color, Binder Jetting es una excelente opción para prototipos en color. La capacidad de usar color e imprimir en tamaños grandes significa que Binder Jetting es perfecto para prototipos arquitectónicos como extensiones de casas, piscinas, hoteles; así como una serie de otras industrias.

Empresas de impresoras 3D de inyección de carpetas

Muchas menos empresas de impresoras 3D operan en el sector de inyección de aglutinante que en la impresión 3D de metal DMLS .

Estas empresas incluyen 3D Systems (bajo la marca Color Jet), ExOne, Digital Metal y Voxeljet. La impresión 3D de Nano Particle Jetting (NPJ) de XJet es similar, pero no se considera Binder Jetting.

• Para obtener más información, tenemos una descripción detallada de todos los fabricantes de impresoras 3D de metal aquí .

Ventajas y desventajas de la inyección de aglutinante

Ventajas de la inyección de aglutinante

• No requiere soportes : significa menos tiempo de posprocesamiento y se utilizan menos materiales en comparación con tecnologías como el modelado por deposición fundida y la estereolitografía .
• Más económico : el 100% del polvo no utilizado se puede reutilizar en futuras impresiones. En las impresoras 3D SLS, solo aproximadamente el 50% es reutilizable.
• Sin deformaciones ni encogimientos: no utiliza calor, por lo que no hay deformaciones debido al enfriamiento diferencial, como ocurre con las impresoras 3D FDM . Sin embargo, tenga en cuenta que se puede producir algo de contracción con la sinterización después de la impresión. La falta de deformación significa que las impresoras 3D Binder Jetting son excelentes opciones para la producción de piezas escalables.
• Opciones a todo color : muy pocas tecnologías tienen esta opción comúnmente disponible, solo Multi Jet Fusion y Material Jetting .

Desventajas / limitaciones de la inyección de aglutinante

• Baja resistencia de la pieza : incluso con sinterización o inflitración, las piezas creadas mediante Binder Jetting no son tan resistentes como las piezas creadas mediante fusión en lecho de polvo. A menudo tienen menos resistencia mecánica y se rompen / alargan con una fuerza menor.
• Menos precisa que la inyección de material : por lo tanto, la inyección de carpetas pierde en algunos casos la impresión a todo color.