Materiales de impresión

Stratasys anunció el lanzamiento de dos nuevos materiales de impresión 3D esta semana. Agilus 30 y Agilus 30 Black representan una familia de fotopolímeros poly-jet similares al caucho. Los materiales también son muy flexibles y resistentes al desgarro. Los usuarios pueden combinarlo con ciertos fotopolímeros para producir materiales digitales. Esto se puede hacer a través de un software como Objet Studio. Además, este proceso permite a los usuarios crear nuevos tonos y colores.

La serie Agilus es parte de la línea más grande de materiales similares al caucho de Stratasys. Es compatible con Objet 260, 350, 500 y también con Connex 1, 2 y 3. Stratasys diseñó Agilus como un material “ideal para la verificación avanzada del diseño y las pruebas funcionales”. Como resultado, los ingenieros mecánicos, ingenieros industriales y diseñadores similares encontrarán una gran utilidad en la serie Agilus.

Nilón FDM 12CF

FDM Nylon 12CF es un termoplástico relleno de carbono que potencialmente puede usarse como sustituto de los metales. Esto lo convierte en uno de los materiales más prometedores para la impresión 3D. Según Stratasys: “tiene una alta relación resistencia-peso y una resistencia a la tracción a la par con otros materiales FDM de alto rendimiento”. Aparte de la fabricación general, el material se muestra prometedor en los campos de la industria aeroespacial, transporte o producción industrial.

El material está compuesto por una mezcla de resina Nylon 12 y fibra de carbono picada, con una carga del 35% en peso. La compañía afirma que 12CF tiene la mayor resistencia a la flexión de todos los termoplásticos FDM. Como resultado, Stratasys lo está lanzando como el material ideal para los ingenieros de diseño que desean producir piezas livianas y de alta flexibilidad con requisitos estructurales únicos. Según Stratasys, los usos adicionales también incluyen “aplicaciones de herramientas fuertes pero ligeras y prototipos funcionales en las industrias de fabricación aeroespacial, automotriz, industrial y recreativa”.

Stratasys optimizó el Fortus 450mc específicamente para su uso con FDM Nylon 12CF. La necesidad de hardware muy específico no es sorprendente. La impresión de nailon presenta algunos obstáculos (por ejemplo: adherencia a la cama, control de temperatura) para la mayoría de las demás impresoras.

Con la creciente demanda de impresión 3D de grado industrial, también existe una creciente necesidad de materiales de impresión 3D industrial . Como resultado, muchas empresas se están adelantando para llenar el mercado con materiales de alta calidad. Siguiendo esta tendencia, Oxford Performance Materials acaba de lanzar un nuevo material llamado OXFAB-Ni. Este nuevo polímero es una alternativa imprimible y de alta durabilidad a las aleaciones de aluminio que los fabricantes aeroespaciales utilizan actualmente.

Si bien el material es nuevo, también es una continuación del trabajo de la compañía con la investigación de materiales de OXPEKK (más sobre eso a continuación). Esta clase de materiales promete ahorro de energía, filtrado gamma y una resistencia química muy alta. Tiene una durabilidad y resistencia similar a las aleaciones de aluminio y una resistencia al calor de hasta 190 ° C.

OXFAB-Ni ha sido diseñado específicamente para aplicaciones aeroespaciales e industriales. Puede servir como una parte crucial de las aplicaciones aeroespaciales, satelitales y de defensa. También ofrece reducción de peso y una menor dependencia del aluminio. Dado que es un material de impresión 3D, también tiene ventajas para crear estructuras complejas con relativa facilidad.

OPM ha obtenido previamente acuerdos lucrativos con Boeing. Es probable que este material se utilice en los últimos aviones de pasajeros de Boeing en un futuro próximo. La empresa se especializa en termoplásticos y trabaja en industrias que van desde la aeronáutica hasta los implantes médicos.

¿Qué es PEKK?

PEKK son las siglas de Poly-éter-cetona-cetona. Es un tipo particular de termoplástico con una muy alta resistencia al calor. Esto lo convierte en un complemento natural para aplicaciones aeronáuticas y de defensa. Como se mencionó anteriormente, es tan fuerte como el aluminio pero con aproximadamente el 40% del peso.

PEKK es una subdivisión de la familia de poliariletercetona. Como material, esto significa que tiene humos no corrosivos y una temperatura de procesamiento de aproximadamente 350 ° C a 430 ° C. PEEK es otro termoplástico de este mismo género. PEEK se puede procesar con varias impresoras 3D de temperatura más alta disponibles en el mercado. Esto es indicativo de cómo la impresión 3D está superando gradualmente la brecha entre los materiales de consumo y los de grado industrial.

El PLA es probablemente el termoplástico más utilizado para la impresión 3D, pero una de sus desventajas es la falta de resistencia. Por lo tanto, muchos usuarios emplean técnicas de fortalecimiento para aprovecharlo al máximo. Algunos usuarios emplean resina epoxi, mientras que otros recurren a la fundición de metales. Estas son buenas técnicas, pero el ingeniero Justin Lam puede tener una más simple.

El método emplea un baño de temperatura controlada en el que tienes que remojar las piezas de PLA. En una publicación extensa en su sitio web , describe cómo funciona el método. El proceso permite a los usuarios crear piezas potencialmente más resistentes y obtener impresiones más suaves con menos deformaciones por calentamiento.

El proceso de fortalecimiento de PLA

La técnica de Justin Lam era bastante sencilla y se puede llevar a cabo con electrodomésticos. A lo sumo, necesitará un lugar donde pueda bañar las impresiones y el tamaño dependerá de lo que planee hacer. El proceso en sí implicaba simplemente sumergir las impresiones en un recipiente de agua a temperatura controlada. Usó un controlador Sous Vide y una tetera para actuar como recipientes.

El agua debe alcanzar una temperatura de 70 ° C. Una vez que estén lo suficientemente calientes, sumerja las impresiones durante 30 minutos, aunque en el caso del experimento usó bloques pequeños, por lo que dependiendo del tamaño, el tiempo puede variar. Aunque simple, el experimento mostró un aumento visible en la cristalinidad de las impresiones. La cristalinidad mejorada también es indicativa de otros atributos. Puede significar que, en la microescala, el PLA está alineado de manera más uniforme y, por lo tanto, más fuerte.

Si bien las pruebas no fueron concluyentes en cuanto a en qué medida se mejoró la resistencia, hicieron algunos otros hallazgos. Por un lado, las muestras enfriadas a temperatura ambiente sufrieron un mayor estrés interno que las que quedaron en el baño de calor. Las muestras impresas a una altura de capa de 0,175 mm tenían una tensión interna mayor que las de 0,2625 mm.

Al final, esta es una forma muy sencilla de mejorar ciertas cualidades en las impresiones PLA. Si bien lleva media hora para bloques simples, sigue siendo barato y requiere menos recursos que muchas otras opciones. Las pruebas futuras pueden producir más resultados y mejoras en el proceso.

Uno de los problemas centrales de la impresión 3D es la unión débil entre capas de las impresiones 3D. Ahora, investigadores en Texas han encontrado un medio para fortalecer el filamento mediante la aplicación de radiación de microondas. Como resultado, las impresiones salen más fuertes en un factor de 275%.

Los investigadores hicieron cambios en el filamento para que pudiera mantener la temperatura durante períodos más largos. El método requiere recubrir el filamento con nanotubos de carbono para inducir radiación localmente y proporcionar períodos de calentamiento más largos. Los investigadores han denominado al método LIRF.

¿Qué es LIRF?

LIRF significa Radiofrecuencia Inducida Localmente. Utiliza las propiedades de calentamiento de los nanotubos de carbono cuando reaccionan a la radiación de microondas para mejorar la fuerza de impresión. Los investigadores recubrieron el filamento con nanotubos de carbono de paredes múltiples como parte de una película de polímero. Estos MWCNT se colocan en cada una de las trazas y permiten una adhesión más suave entre capas. Estos elementos calefactores sensibles se encuentran dentro de las interfaces del filamento a microescala.

Los investigadores utilizaron una tinta de nanotubos de carbono para crear la capa exterior de MWCNT que se adhieren al PLA. La siguiente imagen muestra el proceso de revestimiento del baño. El filamento puro entra por un extremo del baño y sale por el otro lado completamente recubierto con una capa de nanotubos de carbono. Luego, pasa por un vacío para el proceso de secado.

Toda la tecnología depende del recubrimiento preciso y la capacidad de respuesta del microondas. Como resultado, factores como el grosor del recubrimiento y el recuento preciso de MWCNT deben ser precisos y calibrados para tener en cuenta el estado de poscalentamiento del tubo a medida que se adelgaza.

Este método, tal como está, implica algunas limitaciones. Por ejemplo, actualmente existe un límite pronunciado en el nivel de espesor que puede alcanzar la capa antes de que comience a volverse contraproducente. De manera similar, rellenar demasiado el recubrimiento con MWCNT también produce resultados menos que deseables con inestabilidad de flujo.

Con todo, la investigación es muy intrigante. Tiene amplias implicaciones sobre cómo pensamos sobre la producción de filamentos. También puede brindar a los fabricantes una forma de lograr mejores impresiones sin cambiar todo el material y, en su lugar, recubrirlo con conductores. Tendremos que esperar y ver cómo se desarrolla a medida que se realicen más pruebas, pero hasta ahora parece alentador.

El estudio completo está disponible aquí.