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Impresión 3D - Fabricación aditiva

La fabricación aditiva tiene un amplio campo de uso y prácticamente es imprescindible incorporarla en la cadena de valor de muchos sectores industriales

Descubre diferentes aplicaciones industriales realizadas con fabricación aditiva

Nacho Sandoval, técnico especialista en Additive Manufacturing Aiju

13/05/2020
La elevada velocidad de cambio en las tendencias de mercado y la cada vez mayor demanda de productos con cierto nivel de exclusividad e incluso personalización, obliga al tejido empresarial a buscar soluciones para poder reducir los tiempos necesarios para el desarrollo de cualquier producto concreto, con un nivel de calidad óptimo en el resultado buscado y sobre todo a un coste que permita ser asumido por el propio producto.
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Filamentos biodegradables desarrolados por Aiju.
La fabricación aditiva llegó hasta nosotros hace casi tres décadas buscando, precisamente, lo anteriormente indicado, reducir los tiempos en el desarrollo de producto sobre todo en las fases iniciales. La enorme cantidad de tecnologías disponibles actualmente y la mayor tendencia de implantación de éstas en las empresas, no dejan lugar a duda sobre su vital importancia en el ámbito industrial.

En Aiju trabajamos con tecnologías de fabricación aditiva desde hace más de 20 años, y valoramos claramente la gran ventaja que aporta a las empresas el uso de estas tecnologías. Comenzando por el uso de la impresión 3D para, simplemente, poder tener en la mano un modelo prototipo de concepto y disponer de cierto criterio en su valoración, hasta la posibilidad de obtención de una preserie de piezas finales para la puesta del producto en el mercado, que además aporte total fidelidad, al menor plazo y coste posible.

Por todo ello, ofrecemos un amplio abanico de posibilidades que puede cubrir aplicaciones tan dispares como por ejemplo desarrollo de productos más sostenibles, con la incorporación de materiales naturales de los que buscamos unas propiedades específicas, o bien utillaje para aplicaciones industriales como la extrusión-soplado, termoconformado, etc., o incluso la impresión de modelos anatómicos ultrarrealistas con unas características muy parecidas a tejidos vivos que nos servirán en el análisis de casos clínicos reales. Estos ejemplos se presentan a continuación.
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Plásticos bioformulados por Aiju para impresión 3D.

Desarrollo de materiales sostenibles

A pesar de las inmensas ventajas que aportan los plásticos para todo tipo de uso, es cierto que existe actualmente una tendencia negativa sobre el impacto medioambiental de éstos. Por ello el mercado demanda alternativas a los materiales termoplásticos más extendidos, cobrando gran relevancia el desarrollo de materiales más ecológicos o sostenibles para diferentes aplicaciones industriales. Así, se está trabajando en Aiju en el desarrollo de bioformulaciones para todo tipo de procesos de transformación de plástico, desde un envase alimentario de un solo uso, como productos de consumo fabricación como inyección, extrusión, rotomoldeo etc., hasta piezas realizadas con materiales alternativos mediante impresión 3D.

Para estas tecnologías Aiju ha desarrollado materiales para sinterizado por láser conteniendo en su formulación cáscara de almendra, un residuo natural que aporta a las piezas ligereza, aspecto de madera y reducción de material polimérico no biodegradable.

Además, se ha desarrollado una gama de filamentos par impresión 3D biodegradables conteniendo otros residuos naturales como carbonato de calcio procedente de la cáscara de huevo, fibras de celulosa, cáscaras de frutos secos y otras mezclas de biopolímeros altamente interesantes para proporcionar piezas y prototipos más sostenibles.

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Pieza impresa con materiales para sinterizado por láser con cáscara de almendra.

Impresión de moldes prototipo

La fabricación de moldes prototipo mediante impresión 3D también nos aporta ventajas a la hora de plantear un desarrollo de producto nuevo, sobre todo cuando el producto a obtener pueda estar sujeto a cambios de diseño o bien todavía no haya llegado a una fase de producción a gran escala. Destacan las ventajas siguientes:

  • El planteamiento del molde no requiere de programa de mecanizado CNC.
  • La velocidad de impresión es independiente de la complejidad de la cavidad de molde.
  • El proceso de fabricación es desatendido.
  • No requiere de procesos posteriores de acabado.
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Diseño de molde prototipo para obtener una botella por extrusión-soplado.

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Molde de la botella abierto impreso en PolyJet de Stratasys.

Aunque lógicamente esta solución de fabricación de moldes tiene algunas limitaciones, como menor precisión y resistencia que los moldes metálicos obtenidos mediante mecanizado tradicional, su aplicación en casos concretos es interesante por los reducidos tiempos y costes necesarios para su obtención. Por ejemplo, en el desarrollo de un envase las fases del proceso se reducen al diseño modular del mismo para su ensamblaje en el portamolde y su posterior envío a impresión, quedando por último sólo realizar el montaje en la máquina para su proceso de fabricación.

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Botella fabricada con el molde.
Como ejemplo de este tipo de desarrollo se muestra la fabricación de un molde para obtener una botella por extrusión-soplado que puede ser configurada con diferentes formas, compuesta por distintos elementos de molde modulables, como son el tipo de cuello del tapón y los tres modelos del cuerpo central con diferentes motivos o grabados. De este modo podemos optimizar el coste para distintas opciones de diseño y así decidir con acertado criterio sobre el modelo físico soplado cuál es la mejor opción a elegir.
Se utilizó para la fabricación del molde la tecnología PolyJet de Stratasys, que ofrece una mezcla de resinas fotosensibles termoestables de dos componentes que se imprimen capa a capa con un espesor de 30 µm. Estas resinas ofrecen una resistencia suficiente para soportar el proceso de extrusión-soplado con termoplásticos comerciales, permitiendo así poder fabricar modelos con material final para obtener una preserie determinada de hasta 200 unidades o más, y lo más importante, en un plazo muy corto de tiempo.
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Botella realizada en varios materiales.

Impresión de biomodelos para el sector médico

Por último y no menos importante, la fabricación aditiva también tiene cabida en el sector sanitario, ya que su uso puede servir de gran ayuda para formación de nuevos médicos así como en la precisión de análisis clínico sobre patologías complejas, por lo que partiendo de los datos extraídos de equipos de resonancia magnética o radiología es posible obtener impresos modelos tridimensionales con una elevada precisión.

En concreto AIJU dispone de tecnología PolyJet de impresión digital con materiales anatómicos que permiten replicar órganos con una fidelidad de resolución y comportamiento similar a una amplia selección de tejidos vivos. Entre otras cosas la tecnología posibilita:

  • Biomecánicas concretas con háptica realista que simula al tejido determinado.
  • Posibilita la evaluación del médico en pruebas de capacitación o mantenimiento.
  • Validación del rendimiento de dispositivos médicos nuevos o existentes a lo largo de su ciclo de uso.
  • Reducción de la dependencia sobre los laboratorios de animales y/o cadáveres.
  • Rentable económicamente en comparación con los modelos de animales o cadáveres.
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Con la fabricación aditiva es posible realizar multitud de modelos prototipos para aplicaciones médicas.

En consecuencia, mediante esta tecnología resuelve determinados retos a los que se enfrentan los profesionales en los hospitales y los proveedores de dispositivos médicos, entre los que destacan:

  • Falta de opciones de formación viable fuera de quirófano.
  • Carencia de anatomías específicas cuando se requieren resultados consistentes realistas y precisos, ya que los cadáveres modelo raramente presentan la patología objetivo.
  • Reduce los tiempos de ocupación de quirófano, con el coste que ello supone, incluso para procesos de validación de dispositivos médicos.
  • Soporte en procedimientos complejos. El alcance de las imágenes CT y MIR es limitado, ya que en ocasiones por sí mismas son incapaces de informar acerca de cuál es la mejor decisión a tomar, debiendo confiar en la experiencia del equipo médico.

Como conclusión a nivel general, podemos indicar que con esta tecnología es posible realizar multitud de modelos prototipos que pueden cubrir un amplio espectro de aplicación, como puede ser formación, prueba de instrumental, simulación clínica, sistemas robóticos, etc.

Con todo ello queda de manifiesto que la fabricación aditiva tiene un amplio campo de uso y prácticamente es imprescindible incorporarla en la cadena de valor de muchos sectores industriales.

Si tiene interés en ampliar información al respecto o necesita analizar en detalle esa aplicación que está pensando, no dude en contactar con Aiju personalmente o visítenos en la próxima edición Addit3D.

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