En este artículo, examinamos la tecnología de la impresión 3D con arena. Trataremos sus principios, aplicaciones y ventajas, el diseño del equipo y el proceso técnico. También veremos algunas impresoras 3D utilizadas para la impresión con arena y mostraremos ejemplos de impresiones.
Este es un artículo de introducción general a la impresión 3D con arena.
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Historia de la impresión 3D en arena
La historia de la impresión 3D en arena comenzó a finales de la década de 1990 con la colaboración de la empresa alemana Generis y el MIT Z Corporation. El MIT desarrolló y patentó la tecnología de impresión en polvo con la aplicación de un aglutinante. La colaboración entre ambas empresas llevó a la creación y lanzamiento de las primeras impresoras a mediados de la década de 2000.
Con el tiempo, Generis se dividió en dos empresas distintas, VoxelJet y ExOne. En la actualidad, las dos empresas son líderes en la producción de equipos para la impresión 3D con materiales a granel mediante la tecnología Binder Jetting.
Z Corp fue vendida a Contex Holding en agosto de 2005, y posteriormente adquirida por 3D Systems el 3 de enero de 2012.
Acerca de la tecnología Binder Jetting
Proceso de impresión Binder Jet.
BinderJetting es una tecnología de impresión 3D que consiste en la aplicación capa por capa de un aglutinante sobre el material a granel. Con esta tecnología se puede imprimir con polvo de metal, yeso, arena y muchos otros materiales.
La tecnología permite imprimir moldes de inyección con arena de cualquier geometría compleja a temperatura ambiente. Los moldes de arena impresos en 3D pueden utilizarse después en la fundición.
La principal tecnología utilizada en la impresión en arena es la tecnología de chorro de aglutinante. Para saber más sobre esta tecnología, lea nuestro artículo: Binder Jetting: Una visión general de la tecnología de impresión 3D .
Si quiere saber más sobre la aplicación de los moldes de arena impresos en la fundición, lea nuestro artículo:
Revisión: Tecnologías de impresión 3D para la fundición de metales.
Propósito de la impresión 3D en arena
Los modelos 3D impresos en arena se utilizan como moldes para fundir metales. La fundición en arena es la tecnología de fundición más antigua que se conoce. Sus orígenes se remontan al año 1000 antes de Cristo.
El proceso de impresión consiste en crear una cavidad con la forma de la pieza deseada y, a continuación, verter metal fundido en ella.
La tecnología de impresión en 3D con arena ha hecho que este proceso sea más preciso y cómodo que nunca.
¿Cómo funciona la impresión 3D en arena?
La impresión 3D con arena comienza con la colocación del primer lote de arena en la cámara de impresión y su aplanamiento hasta formar una capa fina. A continuación, el cabezal de impresión de la impresora 3D pasa por encima de la arena y aplica el aglutinante según la capa especificada de la pieza.
La arena que no interviene en la pieza, es decir, la san sobre la que no ha caído el aglutinante, sirve de soporte. Esto significa que la pieza puede tener cualquier forma compleja. El proceso se repite hasta que la pieza está completa.
Ventajas de la impresión 3D en arena
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Rapidez y bajo coste
La creación de moldes de inyección y modelos de arena mediante la impresión 3D es mucho más rápida y rentable que la creación de moldes con tecnologías tradicionales. Tradicionalmente, la creación de moldes de fundición y matrices podía llevar varias semanas. Además, se necesitaban muchos materiales para hacer los moldes maestros.
La impresión 3D en arena se realiza en cuestión de horas y no requiere grandes inversiones.
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Precisión
La impresión 3D permite obtener impresiones que corresponden exactamente al modelo digital. La calidad de las impresiones es prácticamente independiente del factor humano.
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Sin costuras y calidad de la superficie
Los moldes de arena 3D no necesitan ser divididos. Por lo tanto, los moldes se fabrican a partir de piezas de destino completas. Como resultado, los moldes son más ligeros, ya que no es necesario fijar ningún elemento de refuerzo. Del mismo modo, hay menos procesamiento posterior de la pieza final, porque no hay marcas de costura en los modelos.
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Complejidad de los diseños imprimibles
La impresión 3D con arena, en la que el material que rodea al modelo sirve de soporte, permite imprimir moldes de inyección complejos de cualquier geometría. A partir de los moldes impresos en 3D, se pueden crear piezas que no se pueden producir con los métodos de fundición tradicionales.
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Económico
El material que no se utilizó en el modelo, que sirvió de soporte durante la impresión, puede reutilizarse después de retirar la pieza impresa.
Ejemplos de impresión 3D con arena
Ejemplos de impresión en arena 3D de moldes de inyección impresos con la tecnología Binder Jet.
Equipo de impresión 3D en arena
FHZL PCM1500
La impresora 3D para impresión en arena FHZL PCM1500 crea modelos en arena de moldes de inyección con una precisión de ± 0,3 mm y un grosor de capa de 200 micras. La unidad tiene un volumen de impresión de 1500 x 1000 x 700 milímetros.
FHZL PCM2200
La impresora 3D FHZL PCM2200 tiene un volumen de impresión de 2200 x 1000 x 800 mm. La unidad puede imprimir con arena de cuarzo, calcinada, así como con materiales sintéticos y compuestos. Su espesor de capa – a partir de 200 micras.
ExOne S-Max Pro
ExOne S-Max Pro imprime prototipos y moldes a partir de arena con un espesor de capa de 260 micras. Esta unidad tiene una cámara de impresión de 1800 x 1000 x 700 mm. La unidad también tiene dos cámaras, cada una con una capacidad de 1260 litros, que se sustituyen automáticamente.
ExOne S-Print
La impresora 3D ExOne S-Print tiene una cámara de impresión de 800 x 500 x 400 mm. Esta unidad imprime con un grosor de capa de 240 micras.
