Aiju investiga para dotar de mayor robustez al producto final

Desarrollo de nuevos materiales para sinterizado selectivo por láser

Ana Ibáñez y Asunción Martínez, de Aiju21/07/2010

21 de julio de 2010

A finales de los años ochenta surgieron una gran variedad de tecnologías de fabricación conocidas como Rapid Prototyping and Manufacturing (RP& M). Estas nuevas tecnologías pueden generar objetos físicos a partir de un modelo informático creado en un sistema CAD. Todas estas tecnologías tienen en común un hecho importante, el objeto generado se obtiene añadiendo material, no eliminando. Esto se debe a que están basadas en las Técnicas de Fabricación por Capas (Layer Manufacturing Technologies).

Las técnicas de Rapid Manufacturing (RM) o Fabricación Rápida están penetrando con fuerza en el mercado, sobre todo en el sector del plástico y de los moldes. La implantación de los sistemas está en continua expansión, ya que cada vez son más las empresas y entidades que adquieren o implantan esta tecnología en su proceso.

Entre las técnicas de fabricación aditiva disponibles se encuentra el Sinterizado Selectivo por Láser (SLS), la cual puede trabajar con un amplio abanico de materiales. De hecho, cualquier material que reblandezca y tenga viscosidad disminuida bajo el calor podría ser potencialmente útil.

Los materiales para SLS más comunes incluyen poliamidas y materiales metálicos. En la Tabla 1 consta de un listado de materiales disponibles para sinterizado selectivo y su aplicación más adecuada.

Tabla 1. Materiales disponibles en el mercado y aplicación más adecuada.

La introducción de tecnologías de prototipado rápido en las empresas es cada vez más una realidad, tanto para la fabricación de piezas prototipo, como moldes prototipo, así como piezas finales. De hecho, el sector de prototipado rápido presenta en los últimos años un crecimiento espectacular tanto en equipos como en servicios.

Un 80% de las empresas echan en falta una mayor robustez en la calidad del producto final, según un estudio de Aiju

Según un estudio realizado en el Instituto Tecnológico del Juguete (Aiju) en el que se ha consultado a empresas usuarias de las tecnologías de prototipado rápido y rapid manufacturing, alrededor de un 80% de las empresas echan en falta una mayor robustez en la calidad del producto final. En cuanto a materiales, el 70 % le gustaría que, mediante tecnologías de SLS se pudieran fabricar prototipos en ABS o con características muy similares al mismo. El 95% cree que la PA es un buen material base para trabajar y consideran útil realizar estudios para generar otros compuestos basados en este material. Un 52% cree que podría ser interesante buscar materiales como PP, PET, PS, así como materiales elastoméricos de fácil fabricación. Y por último, la totalidad de los encuestados opina que obtener prototipos directamente en máquina de SLS con diferentes colores puede ser algo innovador y fácil de aplicar.

Este estudio demuestra, junto con nuestra experiencia, que existe una necesidad en el desarrollo de nuevos materiales que satisfagan las necesidades de los usuarios de las tecnologías y les facilite la obtención de piezas de manera rápida, efectiva y reproducible.

Aiju ha sinterizado hasta la fecha mezclas de PA con aditivo colorante en polvo y con cáscara de almendra sin problemas

Nuevos desarrollos

De momento en España no se está desarrollando producto propio en el área de Rapid Manufacturing sino que somos importadores tanto de la tecnología como de los materiales. Por dicha razón se considera también muy importante el estudio de nuevos desarrollos de materiales propios independientes del proveedor.

Desde Aiju se está llevando a cabo una línea de investigación en la que se están desarrollando nuevas formulaciones de materiales de SLS que permitan obtener piezas con distintas propiedades ampliando el alcance de esta tecnología como, por ejemplo, plásticos con conductividad eléctrica, plásticos con nuevas cargas, con características biodegradables, así como la modificación de las formulaciones existentes para permitir su reutilización durante un mayor número de ciclos, contribuyendo a la disminución de costes y al reciclado de las materias primas.

Figura 1. Obtención de probetas mediante sinterizado selectivo por láser, con un equipo DTM Sinterstation 2500 Ci System. Izquierda: PA+15% cáscara de almendra. Derecha: PA+15% colorante amarillo.

Hasta la fecha se han sinterizado mezclas de PA con aditivo colorante en polvo y con cáscara de almendra sin problemas (Figura 1). Las propiedades mecánicas de las mezclas demuestran un aumento en la rigidez y resistencia en tracción y disminución de la resistencia al impacto.

Agradecimientos

El presente proyecto está parcialmente financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, así como por la Unión Europea dentro del Programa Operativo de I+D+i por y para el beneficio de las empresas (fondo tecnológico) del Feder (PSE-020000-2009-1) y por el Impiva (IMIDIC/2009/45).