Los investigadores de TNO han desarrollado una extrusora que puede manejar líquidos relativamente viscosos. Esto hace posible la impresión 3D controlada por computadora de objetos más fuertes.
TNO ha estado ocupado con el desarrollo de técnicas para la fabricación aditiva desde hace un tiempo. Ayudan a las empresas de producción de máquinas 3D a seguir mejorando la tecnología. Su objetivo es una mayor precisión, una producción más rápida y el uso de materiales cada vez más diferentes.
Hasta ahora, la resistencia del plástico impreso es un poco decepcionante. Cuando desee realizar buenas impresiones con un cabezal de impresión convencional, la resina debe ser un líquido fino. Pero esto significa que los monómeros (cadenas moleculares largas, la base del plástico) tienen que ser cortos.
“Después de curar, esto proporciona productos quebradizos y frágiles”, dice el Dr. René Houben del Departamento de Equipos para Fabricación Aditiva de TNO.
Para abordar este problema, Houben diseñó un cabezal de impresión completamente nuevo, capaz de procesar una mezcla de cadenas mucho más largas (que son más almibaradas). La viscosidad máxima procesable se sitúa en torno a los 500 mPas (milipascal segundos, la unidad de viscosidad). Es similar al aceite de motor espeso.
Técnica de gotitas
La mayoría de las impresoras en color para el hogar funcionan según el principio de Drop On Demand. Cuando es necesario, la boquilla escupe una gota de tinta. Para los líquidos viscosos, lamentablemente este no es el caso. Si desea exprimir este tipo de gotas a través de una pequeña boquilla, necesitará una presión alta de al menos un par de cientos de bares para esto.
«No es una opción romper esta barrera 20 000 veces por segundo», dice Houben. Es por eso que tomó una decisión crucial para la llamada inyección de tinta continua, al realizar un flujo continuo de gotas. Una vez que se desencadena este proceso, una presión mucho menor es suficiente para mantenerlo en marcha.
La base del cabezal de impresión es un cilindro metálico con la boquilla de 80 micrones de diámetro en la parte inferior. La boquilla proporciona un flujo de líquido estable. Para que este flujo uniforme de gotas, se instala un cilindro en el cabezal de impresión justo encima de la boquilla. Este cilindro vibra gracias a un cristal piezoeléctrico a 20 kHz y con una amplitud de unos 100 nm. De este modo, el líquido se pone en vibración y se rompe justo debajo de la boquilla en aproximadamente veinte mil gotitas idénticas con un diámetro de aproximadamente 140 µm, con una velocidad de aproximadamente 10 m / s. Lo esencial en este sistema de impresión es la capacidad de atravesar selectivamente las gotas. De lo contrario, solo sería posible imprimir en 2D. Los sistemas de chorro de tinta continuo existentes normalmente dan a las gotas una pequeña carga eléctrica y las doblan en la dirección de un conducto de descarga. La mayoría de los plásticos, sin embargo, no son conductores.
“Es posible agregar materiales conductores, pero esto cambia la composición, que generalmente es indeseable. Piense en materiales para implantes médicos o pantallas, en los que la composición del material es muy estrecha ”, dice Houben.
Se le ocurrió una solución inusual: una fina corriente de aire de una jeringa dispara gotitas no deseadas. Sobre el papel, esto suena fácil, pero el encendido y apagado de un flujo de aire de 20 kHz no fue factible. Es por eso que TNO desarrolló un sistema mecánico con un flujo de aire continuo, que puede apuntar dentro de 20 µs en el flujo de gotas y, por lo tanto, puede disparar una sola gota. Encontró una solución inusual: una fina corriente de aire de una jeringa dispara gotitas no deseadas. Sobre el papel parece fácil, pero el encendido y apagado de un flujo de aire de 20 kHz no era factible.
“Creemos que esta es la forma de desarrollar el rendimiento de velocidad más alta. Nos esforzamos por minimizar el tiempo que un cabezal de impresión no hace nada ”, comunique a Houben.
Fuente: DeIngenieur.nl
