Impresoras 3D

El fabricante de lentes oftálmicas impresas en 3D Luxexcel y las soluciones IFB han estado trabajando juntas durante un tiempo para imprimir lentes personalizadas en 3D que se ajustan a las especificaciones de los pacientes. Utilizando la tecnología de Luxexcel, el laboratorio óptico Twenty200 de IFB ha podido enviar a tasas de producción de hasta 1.500 unidades por día . Las empresas también están utilizando sus instalaciones para experimentar y producir lentes que no serían posibles con métodos tradicionales.

Aunque Luxexcel y su tecnología patentada han existido desde 2009, las dos compañías originalmente comenzaron a comercializar las lentes en 2020. El laboratorio Twenty200 está en el centro de este plan, operando con la capacidad de personalizar cada unidad. Los pacientes pueden ingresar sus recetas y simplemente recibir lentes precisos que se adapten a sus necesidades.

En total, el laboratorio de IFB produce alrededor de 1.100 pares de lentes para gafas al día. Estos incluyen los de prescripción regular y un número significativo de lentes especiales, como losas y lentes de prisma para pacientes con baja visión. La impresión de lentes personalizados internamente permitió a IFB reducir su tiempo de respuesta, al tiempo que reducía la gama de equipos necesarios. Después de todo, los sistemas de Luxexcel no requieren generadores, bloqueadores, cónicos y pulidores.

IFB afirma: “ En 2020, creamos la marca Twenty200 para ayudar a los clientes a comprender mejor el impacto social positivo de sus compras. Mientras que 20/20 es una visión perfecta, 20/200 es el umbral de ceguera legal. La marca Twenty200 es una declaración orgullosa de nuestro propósito: imaginar un mundo mejor «.

Tecnología de Luxexcel en Twenty200

El trabajo de Luxexcel con VisionPlatform es clave para la producción de estas lentes oftálmicas. Los métodos de fabricación tradicionales utilizan espacios en blanco de lentes semiacabados, luego muelen y pulen la lente, produciendo así una gran cantidad de material de desecho. Imprimirlos en 3D evita este problema por completo, creando lentes claras y suaves que están listas para recubrir. Esto, junto con la falta de pasos adicionales, hace que el proceso sea mucho más barato y rápido.

Si bien la tecnología envía muchas piezas, nunca se pensó originalmente para la producción en masa, según LuxExcel. El » objetivo principal era agregar valor para los usuarios » y permitir que los laboratorios oftálmicos independientes ofrecieran productos únicos a sus clientes.

La impresora 3D Luxexcel, VisionEngine y el material Luxexcel VisionClear desempeñan un papel crucial en la cadena de producción. La impresora fabrica lentes inyectando resinas curables con UV sobre la superficie de curado. Este material de base acrílica requiere múltiples pasadas de deposición, tomando varias pasadas hasta que adquiere la forma deseada. Como parte del proceso, las gotas fluyen y se fusionan cuando golpean la superficie, creando así varias formas y características de lentes con una claridad y funcionalidad óptimas. La impresora puede inyectar pequeñas gotas para precisión o una mayor cantidad de gotas a alta velocidad para una producción más rápida.

Cuando los diseñadores retrasan el tiempo de deposición de la gota y el curado, el material Luxexcel VisionClear tiene algo de tiempo para fluir y formar las superficies ópticas lisas bajo tensión superficial natural. La empresa puede imprimir a una velocidad de 4 lentes por hora, pero también busca acelerar el proceso con más investigación.

Lentes personalizables

Originalmente, el sistema de personalización requería que los usuarios cargaran sus modelos en el sitio web de Luxexcel, sin embargo, esto podría ser costoso y engorroso para los pacientes, por lo que Trinckle 3D y Customizing Cloud Engine ofrecían una forma más fácil de avanzar. En cooperación con el equipo de Luxexcel, crearon los programas “Lens Creator – Plano Convex Lens” y “Lens Creator – Plano Concave Lens”. Este mismo espíritu se trasladó a la plataforma VisionMaster, donde los usuarios (tanto pacientes como profesionales del cuidado de la vista) podían ingresar sus lentes recetados y de diseño.

El software Luxexcel VisionMaster es responsable de muchas de las posibilidades de diseño de estos lentes. Esto incluye la prescripción de la superficie, la funcionalidad y la forma del diseño. El Luxexcel VisionMaster también permite a los laboratorios oftálmicos y a los profesionales del cuidado de los ojos adaptar ellos mismos sus lentes personalizados. Como afirma Luxexcel, quieren crear lentes con diseños que no son posibles con los métodos de producción heredados.

El software ofrece opciones para diseñar las gafas para uso de ocio, ropa ocupacional, gafas de estilo de vida y otras aplicaciones. También permite una serie de tipos de lentes como diseños de lentes asféricos, prismas que eliminan la necesidad de placas o lentes especiales como lentes de dioptrías altas o lentes con cilindros altos.

Imagen y video destacados cortesía de Luxexcel e IFB Solution.

Deutsche Bahn, una empresa ferroviaria con sede en Berlín, ha integrado la impresión 3D en su red de mantenimiento para producir piezas difíciles de encontrar para trenes más antiguos, así como piezas más ligeras para trenes más nuevos. Comenzaron Mobility Go Additive para invitar a empresas, instituciones y empresas de investigación relevantes a formar asociaciones que adopten la fabricación aditiva para crear soluciones industriales.

Colaboración para el futuro

Stefanie Brickwede, jefa de fabricación aditiva de Deutsche Bahn y directora general de Mobility Go Additive comentó en la red: “ Acabamos de celebrar el segundo cumpleaños de nuestra red (MgA), que ha crecido de nueve miembros a 19. De esas cifras se una idea de la importancia de nuestro tema y el número de empresas que quieren centrarse en casos de uso industrial para la impresión de piezas de repuesto. ”Hay algunos jugadores serios en esa lista de miembros, como EOS, Siemens, BASF, BigRep, Materialise, Stratasys, 3D Systems, HP, Ultimaker y Autodesk.

Los trenes son un caso de uso fantástico de la impresión 3D; son extremadamente mecánicos con muchas partes móviles, operan durante décadas y requieren repuestos durante su uso, y cubren continentes enteros con sus rutas. A veces, los trenes necesitan piezas de repuesto cuando no están cerca de esas piezas, que luego deben enviarse al tren o el tren tiene que ser remolcado a las piezas, lo que provoca un tiempo de inactividad de un tren que podría cargarse con una carga preciosa que se necesita en varios ubicaciones. Una red de fabricación aditiva podría reducir en gran medida esos tiempos de inactividad al fabricar rápidamente piezas de repuesto más cerca de los trenes que se averían.

Tiempos de servicio extendidos con impresión 3D

Otras veces, los trenes son tan viejos que las piezas de repuesto se vuelven difíciles de encontrar. “Cuando compramos trenes, obtenemos el acuerdo de nivel de servicio para la entrega de repuestos durante unos 15 años”, dijo Brickwede. “Pasado ese tiempo, buscamos las piezas en el mercado mundial y no las conseguimos”. Pero pueden imprimirlos en 3D, y lo hacen. Desde percheros hasta marcos de reposacabezas, cada vez más trenes están compuestos por componentes impresos en 3D.

«Tenemos una amplia gama de casos de uso y muy buenos ejemplos de piezas que también aumentan la comodidad», dijo Brickwede. “También utilizamos muchos materiales diferentes. Dos tercios de las piezas que producimos están hechas de plástico, el resto de metal . Tenemos diferentes polímeros y metales, incluido el acero de aluminio y, más recientemente, el titanio «. La impresión 3D se utiliza ahora en casi todos los tipos de transporte, incluidos automóviles, motocicletas, bicicletas, barcos, trenes, aviones e incluso cohetes.

Los sistemas de producción de energía son muy complejos y variados, llenos de componentes críticos que pueden soportar condiciones extremas. En otras palabras, un caso de uso perfecto para la impresión 3D. Los gobiernos y las organizaciones privadas de todo el mundo han estado probando lenta pero constantemente los componentes impresos en 3D en los sistemas de producción de energía, y este es un breve vistazo a su progreso.

Aumento de la eficiencia de los sistemas de energía heredados

En lo que respecta a las fuentes de energía convencionales (combustibles fósiles), el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) ha estado financiando investigaciones de fabricación avanzada durante varios años. En 2020, 15 proyectos recibieron un total de € 8,8 millones para probar sus tecnologías en sistemas de combustibles fósiles. Un proyecto dirigido por DNV GL investigará el uso de gradientes de propiedad como intercambiadores de calor de microcanales para la tecnología de ciclo de energía de CO2 supercrítico. United Technologies Research Center está creando métodos computacionales para predecir las propiedades mecánicas de piezas de superaleación a base de níquel fabricadas de forma aditiva para motores de turbina. Siemens ha estado proporcionando piezas de repuesto de metal impresas en 3D para turbinas de vapor industriales durante casi un año, y han demostrado palas de turbina impresas en 3D a plena carga. GE también ha enviado más de 9.000 componentes de turbinas de gas impresos en 3D.

En el ámbito nuclear, la empresa de energía nuclear estatal de Rusia, Rosatom, inició una empresa para el desarrollo de tecnologías de impresión 3D que ha desarrollado una impresora Gen II para producir componentes eléctricos. Siemens instaló un impulsor metálico para una bomba de protección contra incendios en la planta de energía nuclear de Krško en Eslovenia, lo que demuestra que los sistemas más antiguos se pueden actualizar con métodos de producción modernos.

Aumento de las iniciativas de energía sostenible con tecnologías de fabricación avanzadas

La energía solar (fotovoltaica) parece ser el formato de energía menos probable para aplicar la impresión 3D, pero los investigadores son optimistas sobre el potencial de las células solares de impresión 3D. Los científicos del MIT creen que las células impresas en 3D serán un 20% más eficientes y costarán la mitad que las células convencionales. La Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO) en Australia imprimió en 3D rollos de células solares en forma de hojas A3 que se pueden aplicar a las superficies de los edificios para generar energía renovable.

Los sistemas de energía eólica, con sus hélices gigantes que se envían a cientos de millas, son quizás las fuentes de energía más obvias que podrían beneficiarse de la integración de la impresión 3D. La fabricación de turbinas eólicas en el lugar con impresoras 3D no solo ahorraría costos de flete, sino que también eliminaría el costoso y lento proceso de moldeo. El DOE de EE. UU. Se ha asociado con organizaciones públicas y privadas para investigar cómo hacerlo.

Por supuesto, los sistemas de energía renovable necesitan un lugar para almacenar su energía capturada, es decir, baterías. Investigadores de la Universidad Metropolitana de Manchester han desarrollado una impresora 3D capaz de fabricar baterías de grafeno, y un equipo de Harvard ha creado un método para imprimir baterías de iones de litio en 3D. Otros investigadores e ingenieros de todo el mundo han realizado otros avances en el almacenamiento de energía impresa en 3D, como la batería de «flujo redox» de ETH Zurich.

Al igual que con la fabricación, la impresión 3D aumentará la eficiencia de la producción, el almacenamiento y la distribución de energía.

Crédito de la imagen destacada: Printed-Solar-Cells

Una fundición con sede en Winona, Minnesota, llamada Alliant Castings, está utilizando una impresora 3D a gran escala Cosine Additive AM1 para hacer patrones para el cumplimiento de su producción. La impresora 3D de grado industrial les permite fabricar moldes de patrones a una fracción del costo de un creador de patrones tradicional y, al mismo tiempo, les ahorra tiempo.

Después de adquirir una línea de productos de posventa, Tom Renk, propietario de Alliant Castings, buscó formas de modernizar el proceso de herramientas. “ Para sufragar el costo de los métodos tradicionales de creación de patrones, fue entonces cuando consideramos la impresión 3D. Literalmente tendríamos un creador de patrones tradicional aquí todos los días si no hubiéramos tenido esta capacidad ”, dijo. “La capacidad de responder mucho más rápido nos benefició. »

La AM1 no es su impresora 3D estándar. Puede construir piezas tan grandes como 1,100 mm x 850 mm x 850 mm, y utiliza tornillos de bolas mecanizados, un controlador de movimiento avanzado y servomotores de alta gama para lograr una precisión de posición de 50 nm y velocidades de movimiento de hasta 250 mm / s. La extrusora puede recibir filamentos enrollados y gránulos de plástico, y puede alcanzar los 500 ° C, lo que le permite manipular todos los materiales y mezclas de polímeros. También es posible utilizar filamentos, extrusión dual y en tándem. Usando la extrusora de pellets, el AM1 puede producir 20 libras de material por hora, una tasa de formación de ampollas. El lecho de aluminio se calienta hasta 200 ° C y la cámara de construcción se puede mantener a 100 ° C, lo que reduce la deformación y la contracción.

Todas esas características son necesarias para satisfacer las demandas de una fundición. Kevin Kauphusman, un lanzador de patrones en Alliant Castings, comentó sobre el uso del AM1: “ Los costos bajaron mucho, ahorra mucho tiempo. Realmente ha cambiado toda nuestra industria con las impresoras 3D en cuanto a producción, prototipos, todo tipo de cosas. Simplemente ahorra mucho tiempo, dinero, todo, en todos los sentidos. »

“ La máquina, según nuestra experiencia, está construida de manera más robusta, mucho más industrial”, dijo Renk. Eso es increíblemente importante en su industria, donde la confiabilidad y la precisión son igualmente importantes. Sin embargo, incluso las mejores máquinas necesitan un servicio ocasional, y Kauphusman siente que Cosine lo respalda y dice: “El servicio de Cosine es definitivamente uno de los mejores. Realmente ayuda ejecutar estas máquinas, con la mejor capacidad que podamos, si los chicos están detrás, con una llamada telefónica de distancia. Definitivamente es el mejor servicio de cualquier impresora 3D que haya experimentado. »