Impresión 3D de alta velocidad con FDM

Equipo de alta velocidad

La impresión 3D FDM (Fused Deposition Modeling) de alta velocidad se presenta como un avance innovador en la fabricación aditiva. Este método emplea la extrusión rápida de materiales termoplásticos, lo que permite la construcción acelerada, capa por capa, de diseños intrincados. La impresión 3D de alta velocidad utiliza impresoras especializadas equipadas con mecanismos mejorados, como boquillas de alto flujo y sistemas de calefacción optimizados, facilitando la deposición rápida de material sin comprometer la calidad de impresión.

Anteriormente, las impresoras 3D de escritorio no podían superar el umbral de velocidad de impresión de 80 mm/s. La configuración habitual para el ancho del cordón y la altura de capa limitaba el flujo volumétrico a 6 mm³/s o menos. Sin embargo, la reciente introducción de impresoras 3D de alta velocidad en esta categoría de mercado ha desbloqueado el potencial para operar a velocidades nunca antes alcanzadas en la impresión 3D. Esta aparición ofrece nuevas perspectivas para aprovechar estas velocidades de impresión sin precedentes. Este proceso reduce significativamente los tiempos de producción, ofreciendo una fabricación eficiente de prototipos, piezas funcionales y geometrías complejas. Su velocidad incomparable mejora la productividad en entornos industriales, atendiendo las demandas de profesionales que buscan soluciones de fabricación rápidas y precisas en varios sectores.

Filamento de alta velocidad

No obstante, la extrusión de filamentos estándar en equipos de alta velocidad puede no producir los resultados esperados. Por eso, la mejor elección para la impresión de alta velocidad son los filamentos de alta velocidad. Estos materiales están meticulosamente diseñados para cumplir con las demandas de extrusión rápida y precisa de material, y generalmente están compuestos por termoplásticos avanzados, incluyendo PLA, ABS, PETG o mezclas especializadas diseñadas para impresión rápida sin comprometer la integridad estructural.

Los fabricantes diseñan estos filamentos con tolerancias de diámetro específicas y redondez constante para asegurar un flujo de material suave y confiable durante la extrusión de alta velocidad. Además, ciertos filamentos incorporan aditivos o refuerzos para mejorar propiedades como resistencia, resistencia al calor o flexibilidad, aspectos cruciales para producir prototipos duraderos y funcionales o piezas de uso final a un ritmo acelerado. La selección meticulosa de filamentos juega un papel fundamental en la optimización del proceso de impresión 3D de alta velocidad, proporcionando a los profesionales una amplia gama de materiales para satisfacer sus necesidades específicas de aplicación.

Filamentos de soporte para impresión de alta velocidad

La evolución de los filamentos de alta velocidad ha sido impresionante, atendiendo las demandas de extrusión rápida en la impresión 3D. Sin embargo, el desafío persiste en la falta de filamentos de soporte compatibles capaces de mantener estas velocidades de extrusión escaladas. La disparidad en la innovación entre los filamentos de alta velocidad y sus contrapartes de soporte dificulta la ejecución sin problemas de diseños intrincados y limita el potencial de equipos y filamentos de alta velocidad al seguir requiriendo velocidades de impresión bajas.

Abordar esta discrepancia sigue siendo fundamental para asegurar un progreso integral dentro de la impresión 3D de alta velocidad con FDM, instando a una mayor investigación y desarrollo para cerrar la brecha entre la extrusión rápida de filamentos y las capacidades adecuadas de materiales de soporte. Esto es precisamente a lo que BASF Forward AM y Xioneer han decidido dedicar sus esfuerzos.

BASF y Xioneer ayudan a cerrar la brecha

BASF Forward AM, el destacado proveedor de materiales para impresión 3D, y Xioneer, un importante proveedor de materiales de soporte soluble, colaboraron para introducir capacidades de impresión de alta velocidad utilizando sus materiales en impresoras de escritorio. A través del uso del sistema Raise3D Pro3 Hyper FFFTM, validaron con éxito varias combinaciones de materiales de modelo y soporte. El uso de soportes solubles es un factor crucial para permitir flexibilidad en el diseño de sus componentes y optimizar la producción al minimizar la necesidad de trabajo manual durante la fase de post-procesamiento.

Imagen 1: Tubo colector impreso en 3D con material de soporte soluble VXL 90 y material de modelo Ultrafuse ABS Fusion+. Fuente: Xioneer.

Estas validaciones confirmaron la viabilidad de velocidades de impresión de hasta 300 mm/s manteniendo un flujo de hasta 30 mm³/s. Este logro marca un avance significativo, mostrando una capacidad cinco veces mayor que la de sistemas de impresión 3D anteriores.

Tabla 1: La compatibilidad de los materiales de soporte soluble Xioneer con los filamentos Ultrafuse de BASF para impresión 3D de alta velocidad con FDM. Fuente: BASF.

Las combinaciones del material de soporte Xioneer VXL y el filamento Ultrafuse de BASF que son aptas para la impresión de alta velocidad están marcadas con "✓ HS". Los materiales marcados con "✓" son válidos para su uso a velocidades normales de extrusión. Las combinaciones incompatibles están marcadas con "✗" y las combinaciones pendientes de validación están marcadas con "o".

Se está llevando a cabo una investigación en curso para explorar combinaciones de materiales adicionales, programadas para implementación futura. Es importante destacar que alcanzar tales velocidades elevadas, especialmente en la interfaz entre los materiales de modelo y soporte, sigue siendo inconcebible con cualquier material de soporte excepto VXL, principalmente debido a problemas de adherencia encontrados a velocidades elevadas.