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Hay muchas impresoras 3D SLS industriales en el mercado, eso es seguro. Por supuesto, algunos de ellos satisfarán sus necesidades mejor que otros. El fabricante polaco SondaSYS ha desarrollado una impresora 3D que, a pesar de estar impulsada por la tecnología de sinterización selectiva por láser ahora estándar, es verdaderamente única. Entonces, ¿qué lo hace especial?

1. El volumen de construcción se puede cambiar

Eso suena genial, pero ¿es complicado cambiarlo? ¿Necesitaré cambiar manualmente las plataformas de compilación? No, cambiar el volumen de construcción se controla completamente digitalmente. Todos los cambios son automatizados por la máquina, por lo que todo lo que necesita hacer es elegir el tamaño 1 (265 x 265 x 310 mm) o el tamaño 2 (365 x 365 x 610 mm). La impresora preparará el volumen de construcción seleccionado por sí misma, incluidos todos los parámetros galvo, láser y de calentamiento. Si necesita imprimir objetos pequeños o una pequeña cantidad de objetos, entonces el tamaño 1 será más eficiente ya que los tiempos de calentamiento y enfriamiento serán más cortos, la cantidad de polvo necesaria será menor y el costo por pieza será menor. Y cuando necesite imprimir piezas más grandes o muchas, entonces el tamaño 2 es el camino a seguir.

2. Galvo óptico de 3 ejes de grado militar

El galvo es increíblemente importante en las impresoras 3D SLS, ya que dirige y enfoca el rayo láser.
SondaSYS utiliza galvos ópticos de Cambridge Technology (comprados por Novanta hace algún tiempo) que son de calidad lo suficientemente alta como para que el Ejército de los EE. UU. Los use en sus sistemas de guía, y SondaSYS es el único fabricante de impresoras 3D que usa esos galvos. El galvo óptico de 3 ejes permite el volumen de construcción variable, aumenta drásticamente la velocidad del proceso de impresión y mejora en gran medida la calidad de impresión.

3. Ancho dinámico del rayo láser

Al igual que el volumen de construcción, el ancho del rayo láser también se puede cambiar, incluso durante las impresiones. ¿Por qué es tan importante? El ancho del haz determina qué tan ancho es el camino de sinterización; un haz más ancho sinteriza más polvo con cada pasada y, por lo tanto, aumenta la velocidad de impresión. Las trayectorias de sinterización más amplias también crean piezas más resistentes porque una mayor parte del objeto es sólido. La compensación de usar un haz más ancho es una menor resolución de detalles. Pero la impresora puede cambiar su ancho de haz mientras imprime, por lo que el relleno interno de un objeto se puede imprimir con un haz ancho donde la resolución no es importante y el exterior se puede imprimir con un haz estrecho para capturar cada detalle. De esa manera, las piezas se imprimen rápidamente y aún se ven bien.

4. Escritura del cielo

En un sistema galvo estándar de 2 ejes, el punto láser se mueve a su destino con pausas irregulares debido a las limitaciones físicas de mover los espejos. Esas pausas irregulares hacen que algo de polvo se sobre-sinterice, lo que produce imperfecciones en ciertas características impresas, como pliegues en ángulos agudos. En SondaSYS SL02, el galvo de 3 ejes permite que el láser realice movimientos de arco entre puntos para disipar el exceso de energía sin ralentizar el proceso de impresión. Además, el láser se enciende y apaga automáticamente para mantener la velocidad sin quemar polvo. Estos procesos avanzados están controlados por el software SondaSYS RP y los algoritmos del sistema Cambridge Lighting 2. Una vez que se calibran la excitación y el tiempo de reposo del láser durante la configuración, no será necesario volver a calibrarlo.

5. Ecosistema de materiales abiertos

No todos los proveedores de materiales cobran lo mismo por sus polvos, por lo que una plataforma de material abierta le permite elegir el proveedor que mejor se adapte a su presupuesto. Igual de importante, una plataforma abierta permite a los institutos de investigación y departamentos de I + D experimentar libremente con materiales nuevos y exóticos, allanando el camino para mejores productos y procesos que otros pueden utilizar.

Actualización: este artículo se publicó por primera vez el 5 de junio de 2020. En esa publicación mostramos incorrectamente las medidas de las dos opciones de volumen de construcción de la impresora 3D SondaSYS SLS. El volumen de construcción correcto para la opción de tamaño 1 es 265 x 265 x 310 mm. El volumen de construcción correcto para la opción de tamaño 2 es 365 x 365 x 610 mm.

3D Universe se complace en compartir su primera característica de Customer Spotlight sobre Ryan Golditch, de 10 años, quien ha estado pasando su tiempo libre durante el bloqueo de COVID-19 al poner su impresora 3D a trabajar para hacer PPE (equipo de protección personal) impreso en 3D para ¡sus héroes locales de la salud y trabajadores esenciales en Rhode Island!

Cuando se le preguntó qué lo hizo interesado en el EPP impreso en 3D para sus trabajadores locales de primera línea, Ryan explicó: “Todo comenzó cuando mi mamá me compró una máscara de matemáticas, ya que las matemáticas son mi materia favorita en la escuela. Los elásticos me lastiman las orejas y hacen que sea muy incómodo de usar. Me di cuenta de que podía imprimir un protector para los oídos en mi impresora Toybox con uno de los archivos que Toybox tenía en su aplicación. Fue entonces que me di cuenta de que los trabajadores de primera línea pueden tener la misma, si no más, la incomodidad que experimenté ya que usan sus máscaras durante un período de tiempo tan largo ”.

Ryan comparte: “Hago protectores de orejas, ganchos para mascarillas y clips N95 para ayudar no solo a los trabajadores de la salud, sino a cualquier persona que los necesite. Los protectores de oídos tardan unos 20 minutos en imprimirse, la máscara se engancha 7 minutos y los clips N95 13 minutos. Imprimo en 3D en cantidades limitadas, 100 a la vez, y tengo una variedad de colores.

Hasta la fecha, Ryan ha donado PPE impreso en 3D al Departamento de Emergencias del Hasbro Children’s Hospital y a la UCI del Landmark Medical Center. Actualmente, está trabajando en una solicitud de Oak Hill Nursing and Rehabilitation.

Se siente GENIAL saber que mis impresiones 3D ayudarán a las personas, especialmente a las que están en primera línea. La razón por la que quería retribuirles era porque están trabajando duro para ayudar a salvar vidas mientras yo puedo quedarme en casa y estar a salvo. Ryan Golditch

Donación para ayudar a Ryan a hacer PPE impreso en 3D

Ryan se comunicó con nosotros aquí en 3D Universe y nos preguntó si podríamos donar un carrete de filamento para que él continuara fabricando PPE impreso en 3D con un correo electrónico que comenzaba con “Estimado 3D Universe: Hola, mi nombre es Ryan. Tengo 10 años, estoy ubicado en Rhode Island y quiero ayudar a la gente «.

¡Quedamos muy impresionados con su impulso, pasión y deseo de marcar una diferencia en la vida de otras personas de su edad y le enviamos un rollo de Kodak PLA + Filament para ayudarlo con sus esfuerzos!

Marcando la diferencia a una edad temprana

Le preguntamos si Ryan alguna vez pensó en crear otras cosas con su impresora 3D que pudieran ayudar a la gente. Ryan explicó: “He pensado en otras formas en las que puedo usar una impresora 3D para ayudar. Me encantaría poder imprimir escudos para los trabajadores de la salud, ya que sé que hay una gran demanda de estos, pero mi impresora Toybox es demasiado pequeña y no lo suficientemente sofisticada. Mi impresora 3D ideal para hacer eso sería la Ultimaker 2 «.

Se siente muy bien tener solo diez años y poder ayudar durante esta crisis sanitaria mundial. Los trabajadores de la salud se aseguran de que todos estemos a salvo, por lo que es un honor para mí poder retribuirles. Incluso porque seas joven no significa que no puedas marcar la diferencia. Todos pueden ayudar de una manera diferente. Los niños pueden encontrar ese camino y actuar en consecuencia. Ryan Golditch

Le preguntamos a Ryan qué le interesa más sobre la impresión 3D cuando tenía 10 años. Compartió: “Encuentro la impresión 3D fascinante. Es genial ver cómo la impresora sabe cómo imprimir un objeto y cuánto filamento tomar. La impresión 3D será una gran parte de nuestro futuro. Muchas cosas de la vida cotidiana se automatizarán, facilitando la vida. Los implantes y prótesis impresos en 3D ya están ayudando a mejorar la calidad de vida de muchas personas. Quiero ser ingeniero de inteligencia artificial cuando sea mayor, así que este es un buen comienzo para mí «.

Ryan, gracias por compartir tu historia con nosotros y por ser una gran inspiración para otros niños de tu edad para demostrar que personas de todas las edades pueden hacer una diferencia en el mundo.

¿Quieres compartir tu historia?

Buscamos historias de “héroes de la vida real” sobre aquellos que están usando sus impresoras 3D para crear PPE en sus áreas locales.

Si desea ser considerado como un artículo destacado en nuestro blog, complete este formulario o envíenos un correo electrónico a jen@3duniverse.org .

¿Quiere ayudarnos a apoyar a más voluntarios como Ryan que son PPE de impresión 3D para trabajadores médicos? ¡Considere hacer una donación! 3D Universe ya ha enviado filamentos gratuitos a decenas de grupos que trabajan en la producción y donación de equipos de protección para nuestros trabajadores médicos. Su donación nos ayudará a apoyar a más de esos grupos e individuos.

La semana pasada echamos un vistazo al motor de cohete líquido impreso en 3D en el mundo de una empresa con sede en Brooklyn llamada Launcher . Habían impreso en 3D una boquilla, un cuello y una cámara de combustión de un cohete de cobre y habían realizado muchas pruebas en el motor. Tendrá vuelos de prueba más adelante en el año.

La ESA también está buscando formas de imprimir en 3D su propio motor de cohete como parte de su proyecto de motor Prometheus, y la semana pasada publicaron algunas imágenes de algunos componentes en su blog. La siguiente imagen muestra una representación de un grupo de motores Prometheus en alguna configuración particular de etapa superior.

Prometheus es el esfuerzo europeo por mantener competitiva la industria europea de lanzamientos frente a empresas como SpaceX, que han molestado a todo el mundo al fabricar cohetes que no se tiran después de un solo uso.

Los desarrolladores del cohete europeo de próxima generación, el Ariane 6 , probablemente no contaban con competir con cohetes totalmente reutilizables cuando inicialmente forjaron el caso comercial.

Pero ahora que tienen que competir, están haciendo todo lo posible para garantizar que la próxima generación de lanzadores europeos sea lo más eficientes económicamente posible. Eso no es solo en términos de rendimiento, sino también en la fabricación.

Y por eso estamos aquí, hablando de la ESA y su motor impreso en 3D. O como le gusta llamarlo a la ESA, ALM (fabricación aditiva por capas).

Presumiblemente, la ESA no quiere que nos confundamos con otras formas de fabricación aditiva sin capas, como la formación de arcilla o el tejido de cestas.

El motor Prometheus es básicamente un banco de pruebas destinado a llevar la tecnología a un nivel de madurez en el que se pueda utilizar en la industria. Los posibles usos del motor podrían estar en el futuro lanzador europeo Ariane 6. Se espera que, al aprovechar las lecciones del proyecto precursor de Prometheus, Ariane Group pueda reducir diez veces el costo de fabricación de los nuevos motores, en comparación con el motor Ariane 5 actual.

La reutilización es un componente clave de Prometheus. Si bien la ESA no tiene un lanzador reutilizable, ha estado experimentando con varias tecnologías de retorno como parte de su hoja de ruta preparatoria del futuro lanzador (de la cual Prometheus también es parte).

Por lo tanto, Prometheus se está diseñando con la mayor flexibilidad posible, por lo que no solo puede adaptarse a las futuras evoluciones del Ariane 6, sino también a cualquier lanzador utilizable futuro que pueda desarrollar ESA / Ariane Group.

Piezas impresas en 3D

Entonces, ahora sabes por qué … echemos un vistazo a lo que se está imprimiendo … o ALM’ed en Prometheus.

Según el blog de la ESA, Prometheus tiene una cámara de empuje impresa en 3D (boquilla, garganta, cámara de combustión y cara del inyector), un montón de válvulas AM y un generador de gas AM (hasta ahora). Eso es un porcentaje bastante grande de motor.

También se han fabricado varios componentes de turbomáquinas con algún tipo de proceso de fusión en lecho de polvo, como puede ver en la imagen a continuación.

En la siguiente imagen, puede ver el generador de gas Prometheus que se está probando.

No se sabe si el generador de gas está completamente impreso en 3D, pero en un documento presentado en la conferencia EUCASS en 2020 se demostró que su objetivo es un generador de gas completo impreso en 3D, y básicamente un motor completamente impreso en 3D es el objetivo.

Según la ESA, «el rediseño de los esquemas de industrialización basados en el uso extensivo del proceso ALM es de hecho una de las claves para lograr el costo de producción de 1 millón de euros».

El coste de 1 millón de euros es una décima parte del coste de fabricación de los motores actuales.

Y según el documento antes mencionado, la agencia no está muy lejos de lograrlo, en gran parte debido a la existencia de las capacidades existentes en la ESA.

Con las recientes pruebas de fuego en caliente de la cámara de empuje completadas, la ESA está un paso más cerca de tener motores reutilizables … incluso si no tienen cohetes reutilizables. Todavía.

Los ingenieros ensamblarán el demostrador Prometheus a gran escala (llamado «M1») a fines de este año, y las pruebas en tierra están programadas para 2021.

La Fórmula 1 es la clase más alta de carreras de autos autorizada por la Fédération Internationale de l’Automobile (FIA), lo que significa que los autos de F1 son los autos de carreras de circuito más rápidos del mundo, capaces de alcanzar 370 kmh (230 mph) y detenerse a más de 6 Gs alrededor de las esquinas. Son tan rápidos que los conductores deben tener Superlicencias, la clase más alta de licencia de carreras emitida por la FIA. Se necesita mucha ingeniería para hacer que los autos vayan tan rápido, y todos los equipos de F1 utilizan tecnología de punta para seguir siendo competitivos, lo que significa que todos los equipos de F1 utilizan la impresión 3D.

Siempre que algo necesita ser rápido, tiene que ser ligero y aerodinámico , dos cosas en las que sobresale la impresión 3D. Las razones por las que los ingenieros están adoptando la impresión 3D para cohetes y aviones de combate son las mismas razones por las que los equipos de F1 están utilizando la tecnología: reducción de peso y libertad geométrica. No solo las partes exteriores deben ajustarse a la forma para reducir la resistencia, sino que los autos de F1 son muy pequeños para la cantidad de caballos de fuerza y la tecnología que contienen, por lo que todas las partes internas deben ocupar el menor espacio posible. Muchos componentes deben encajar unos dentro de otros y deben diseñarse para adaptarse al espacio disponible, y no hay mejor método de fabricación que la impresión 3D para fabricar tales piezas.

Por supuesto, los autos no son lo único que pasa volando en la F1, también hay tiempo . Las regulaciones cambian cada temporada, por lo que los equipos básicamente construyen autos nuevos cada año. Ya es bastante difícil rehacer el mismo automóvil todos los años, pero después de tomar en cuenta el tiempo para realizar cambios regulatorios, mejoras de I + D, pruebas, inspecciones y práctica, queda claro que los equipos no tendrían tiempo para dormir si no confiaran en impresión 3D. Solo AM puede producir iteraciones de piezas lo suficientemente rápido como para seguir el ritmo vertiginoso de la F1.

F1 fue uno de los primeros en adoptar la impresión 3D, habiendo utilizado la tecnología para producir los modelos a escala utilizados en las pruebas de túnel de viento desde finales de la década de 1990. Y AM todavía se usa para los modelos de túnel de viento en la actualidad, pero se usa para mucho más que eso ahora.

Aplicaciones de uso final

Alfa Romeo Racing anunció recientemente que su automóvil de la temporada 2020 tiene 143 piezas metálicas impresas en 3D, la mayoría de las cuales son diferentes tipos de aleaciones de titanio y aluminio impresas en cuatro sistemas MetalFAB1. La impresión de todas esas partes resultó en una reducción de peso del 2%, lo cual es significativo en F1, donde cada gramo importa. Se imprimió todo, desde los circuitos de refrigeración y las estructuras de seguridad hasta las inserciones del chasis y los carenados, e incluso parte de la carrocería. Alfa Romeo adquirió su cuarta impresora de metal en 2020, y trabajan junto con cinco impresoras SLA de gran formato y algunas impresoras SLS de 3D Systems que permiten al equipo imprimir en una amplia gama de materiales isotrópicos.

No hay demasiadas fotos de las piezas F1 impresas en metal en 3D disponibles, pero esta se encontró en el sitio web de Alfa Romero F1. Parece ser una especie de cubierta de conducto o ventilación.

Metales impresos en 3D aprobados por la FIA

Elementum 3D acaba de obtener dos de sus aleaciones de aluminio de alto rendimiento para impresión 3D aprobadas por la FIA para la temporada 2021. A6061-RAM1 y A2024-RAM2 son materiales increíblemente livianos, pero resistentes, que permitirán a los equipos recortar aún más masa de los autos. También se aprobaron varios otros metales utilizados en AM, incluidos Inconel 625, Cobalt Chrome y aleaciones adicionales de titanio y acero.

La lista 2021 contiene la siguiente sección sobre materiales metálicos aditivos aprobados:

1. Aleaciones de aluminio; AlSi10Mg, AlSi7MG, Al Cl-30AL
2. Aleaciones de aluminio con refuerzo de partículas, A20X, 2024-RAM2, 6061-RAM2
3. Aleaciones de aluminio y magnesio; Scalmalloy
4. Aleaciones de titanio; Grado 1, Grado 2, Ti6Al4V, Ti 5553, Ti 6242.
5. Aleaciones de acero; 316, 304, MS1, 15-5PH, 17-4PH, 300M, 4140.
6. Aleaciones de cobre que no contienen berilio.
7. Superaleaciones; Inconel 625, Inconel 718, Cobalto-Cromo.

Ensayos reglamentarios en túnel de viento

La FIA también está utilizando AM para sus pruebas reglamentarias de automóviles 2021. La organización se basa en pruebas de túnel de viento para guiar sus decisiones normativas y, gracias a las mejoras en la calidad de impresión, ahora es posible utilizar modelos más pequeños que los que se utilizaban históricamente. Los modelos a escala del 100% están prohibidos debido a la cantidad de costos (posiblemente innecesarios) asociados con su fabricación, por lo que la mayoría de los equipos utilizan modelos a escala del 60%. En una prueba de túnel de viento, hay dos elementos principales a considerar: las fuerzas que se aplican al automóvil y la turbulencia en las corrientes detrás del automóvil. Ambos elementos pueden crear resistencia y ralentizar el automóvil. Al usar un modelo más pequeño, hay más espacio en el túnel de viento para examinar las corrientes detrás del automóvil. Sin embargo, a medida que el modelo se vuelve más pequeño, los detalles se vuelven menos precisos, lo que luego disminuye la precisión de las pruebas de viento. Hasta hace poco, un modelo del 60% ofrecía la perspectiva más equilibrada, pero ahora que las impresoras 3D pueden capturar más detalles, un modelo del 50% puede ser más efectivo.

Si imagina que tiene un automóvil de tamaño completo allí, solo podría mirar una décima parte del automóvil detrás de él. Entonces, el 50% es un buen compromiso, ya que aún podemos obtener un buen nivel de detalle en el modelo, pero aún tenemos distancia. Es cierto que los equipos han tendido a ir más al 60% en estos días. Hay ventajas en eso, en el modelado, pero las técnicas de fabricación modernas, particularmente la fabricación aditiva y cosas por el estilo, le permiten hacer modelos muy precisos al 50% en estos días. Pat Symonds, director técnico de F1

Turbulencia en la estela

La FIA está tratando de elaborar regulaciones que permitan más adelantamientos durante las carreras, razón por la cual están tan preocupados por la estela detrás de los autos. Si hay mucha turbulencia en la estela, los conductores no podrán acercarse lo suficiente al auto que tienen delante para adelantar. Así que los modelos del 50% ofrecen una visión mucho mejor de esa estela. Sus pruebas confirmaron que los resultados del túnel de viento se asemejan mucho a los resultados de CFD (Computational Fluid Dynamics), lo cual es una buena noticia ya que es mucho más fácil ejecutar una simulación de CFD.

Botella de fragancia F1 de metal impresa en 3D

Y solo para poner una cereza en la parte superior, F1 debutó su primera (y posiblemente única) fragancia en botellas de metal impresas en 3D que son esculturas en sí mismas. Ross Lovegrove, diseñador industrial galés, está detrás de las botellas exóticas. Están pensados para representar el espíritu y la singularidad de la F1, como Lovegrove explica de una manera que resume bastante bien este artículo: “Estos diseños solo son posibles en su complejidad a través de esta nueva tecnología: la impresión aditiva 3D. La cuestión es que, entre la impresión en metal de titanio y la variante de acero inoxidable, son casi imposibles de copiar porque son tan complejos, como lo es un coche de F1, por lo que es una forma de diseño autodefinida y autoprotectora «.

A partir de abril de 2020, estas fragancias llegarán a los minoristas de todo el mundo. Esta vez, Lovegrove utilizará la tecnología DLS de Carbon , creando un intrincado exoesqueleto de tecnopolímero para albergar la botella de la fragancia. Estos estarán disponibles a partir de € 250 disponibles en minoristas selectos.

Recientemente, exploramos cómo la Fórmula 1 ha adoptado la impresión 3D para fabricar piezas de automóviles, probar prototipos e incluso orientar las decisiones normativas. Basta decir que F1 y AM ahora están estrechamente entrelazados. Youtuber Indeterminate Design (ID) está llevando esa relación a otro nivel con su caja de cambios F1 impresa en 3D totalmente funcional.

A lo largo de una serie de videos, ID detalla el largo proceso de diseño, impresión (más de 300 horas) y ensamblaje del modelo a escala 1: 1. En el primer vídeo , describe las dificultades técnicas que tiene que superar una caja de cambios de F1, como gestionar el par de 1.000 caballos de fuerza y 15.000 RPM, todo dentro del espacio de 180 mm. También demuestra el montaje de los grupos de engranajes principales y los cilindros del selector de velocidades. En el segundo video , se sumerge en los motores y la electrónica; Se utiliza un motor RC para el eje de transmisión principal y los motores paso a paso Nema 17 (que se encuentran comúnmente en las impresoras 3D) accionan los cambios de marcha. El tercer video se centra en sus esfuerzos para hacer que el cambio funcione electrónicamente y probar las RPM máximas. La cuarta parte está dedicada al software y los sistemas de control que creó para hacer funcionar la caja de cambios, así como la carcasa que se adapta a todos los componentes electrónicos. Y el volante impreso estilo F1 con paletas de cambio realmente une el proyecto. En el quinto video , lo pone todo junto y muestra las paletas de cambio cambiando las velocidades de forma inalámbrica con el motor en marcha. Es bastante asombroso.

Las cajas de cambios secuenciales son maravillas de la ingeniería, especialmente del tipo que se usa en la F1, donde todo tiene que estar empaquetado en un espacio tan pequeño. Las tolerancias son increíblemente ajustadas y hay poco margen de error. ID imprimió todas las piezas en una sencilla impresora 3D de bricolaje y la mayoría de las piezas se imprimieron en PLA, por lo que el éxito del proyecto es un testimonio de las habilidades de ingeniería de ID.

En la serie, comparte un par de trucos para ayudar con las tolerancias de las piezas impresas, como aplicar superpegamento en las áreas rugosas y luego lijarlas para que queden lisas, o envolver una capa de cinta de embalaje alrededor de los ejes para reducir la fricción en los engranajes.

ID ha hecho un trabajo fantástico al demostrar que se pueden emplear impresoras 3D y materiales económicos para crear ensamblajes increíblemente complejos.