Raise3D MetalFuse - Impresora 3D industrial de metal

Raise3D, el conocido fabricante de impresoras 3D FDM y filamentos de calidad, ha creado MetalFuse, una solución completa para la fabricación aditiva con los filamentos metálicos Ultrafuse 17-4PH y Ultrafuse 316L de BASF, y el filamento Ultrafuse Support Layer, ideal para la producción de herramientas, plantillas y accesorios, piezas funcionales, prototipos y lotes.

Vídeo 1: La solución integral MetalFuse para la fabricación interna con los filamentos Ultrafuse de BASF. Fuente: Raise3D.

La solución MetalFuse es el primer ecosistema de impresión interna totalmente integrado que utiliza los filamentos metálicos Ultrafuse de BASF, con un coste de propiedad y mantenimiento relativamente bajos, y otras innumerables ventajas sobre la fabricación de metales SLS o los métodos tradicionales de fabricación de metales. 

Fabricación aditiva frente a fabricación tradicional

La fabricación tradicional es estupenda para fabricar en grandes volúmenes. Sin embargo, cuando se trata de diseños sofisticados en lotes pequeños y medianos, la fabricación aditiva no tiene competencia. En comparación con los métodos tradicionales de fabricación de metal, como el mecanizado CNC o el moldeo por inyección de metal (MIM), o incluso la impresión 3D SLS con polvos metálicos, la fabricación aditiva con filamentos metálicos presenta innumerables ventajas.

Vídeo 2: Cómo Raise3D implementa la fabricación flexible. Fuente: Raise3D.

No sólo reduce significativamente el tiempo y el coste de producción y aumenta la seguridad del usuario, sino que también le da mucha más libertad en cuanto al diseño de la pieza, su personalización y el número de piezas producidas. Esto hace posible la producción de piezas que con la fabricación tradicional pueden ser más costosas, llevar más tiempo o simplemente no ser factibles.

Imagen 1: Comparación de las propiedades de las piezas producidas con Ultrafuse 316L con MIM frente a MetalFuse. Fuente: Raise3D, Asociación Americana de la Industria Pulvimetalúrgica.

No obstante, las piezas impresas en 3D con filamentos metálicos deben someterse a procesos de debinding y sinterizado, que eliminan el polímero aglutinante y convierten la pieza verde en una pieza marrón y, posteriormente, en un objeto totalmente metálico. El debinding y el sinterizado son procesos exigentes y complejos, por lo que normalmente estos servicios los realizan profesionales con la ayuda de equipos especializados. Con MetalFuse, sin embargo, esto puede hacerse fácilmente y con seguridad en la propia empresa.

¿Qué incluye MetalFuse?

La solución MetalFuse consta de:

1. Forge 1 - impresora 3D de metal de sobremesa.
2. D200-E - horno de debinding catalítico.
3. S200-C - horno de sinterizado al vacío.

Todos ellos están optimizados para ofrecer la máxima comodidad y seguridad al usuario, así como un flujo de trabajo de impresión 3D en metal eficiente: desde el laminado, pasando por la impresión, el debinding y el sinterizado, hasta una pieza acabada 100 % de metal.

Imagen 2: La solución MetalFuse para la fabricación aditiva con los filamentos metálicos Ultrafuse de BASF. Fuente: Raise3D.

Con la solución Raise3D MetalFuse, las piezas verdes (1) impresas en 3D con los filamentos metálicos Ultrafuse en la impresora Forge 1 pasan por el proceso de debinding (2) en el horno de desaglomerado catalítico D200-E para eliminar el aglutinante de polímero de la pieza. 

Imagen 3: Proceso de impresión, debinding y sinterizado con MetalFuse. Fuente: Raise3D.

A continuación, la pieza marrón resultante se introduce en el horno S200-C para su sinterizado (3), donde se elimina cualquier resto de polímero aglutinante. El resultado es una pieza totalmente metálica (4) que puede someterse a un tratamiento posterior, por ejemplo mediante pulido.

Forge 1, impresora 3D de metal de sobremesa

La impresora 3D FDM Forge 1 tiene un volumen de construcción considerable de 300 x 300 x 300 mm para extrusión simple y 255 x 300 x 300 mm para extrusión doble. Esto da libertad de uso en cuanto al tamaño y la complejidad de las piezas, y también permite producir en lotes muchas piezas a la vez.

Imagen 4: La impresora 3D de metal Forge 1 forma parte de la solución MetalFuse. Fuente: Raise3D.

El sistema de extrusión dual con elevación electrónica y cinemática precisa garantiza una alta velocidad (30-150 mm/s) y precisión de impresión. La Raise3D Forge1 imprime capas de 0.25 a 0.1 mm, produciendo piezas con superficies exteriores lisas. La Forge 1 cuenta con una placa de construcción de vidrio nivelada automáticamente con una cama térmica de silicona, que asegura una adhesión óptima y garantiza una calibración precisa. La Forge1 viene con una boquilla predeterminada de 0.4 mm que puede imprimir a temperaturas de hasta 300 ºC.

Imagen 5: La impresora 3D de metal Forge 1 trabajando en modo de extrusión dual. Fuente: Raise3D.

Aparte de esto, la impresora 3D Forge 1 tiene varias características inteligentes que optimizan el proceso de trabajo y lo hacen seguro y eficiente. La impresora 3D está equipada con un filtro HEPA con carbón activado y, cuando está en funcionamiento, solo genera unos 55 dB, lo que hace que el proceso de impresión 3D sea silencioso y agradable y que el dispositivo sea adecuado para entornos sensibles al ruido, como laboratorios o centros de enseñanza.

Horno de debinding D200-E

El horno de debinding MetalFuse D200-E utiliza el debinding catalítico con ácido oxálico en una atmósfera de argón y nitrógeno, un proceso totalmente seguro y respetuoso con el medio ambiente con una tasa de debinding muy elevada (más de 1 mm/h). El método de debinding catalítico con ácido oxálico utilizado en el horno Raise3D D200-E es el primer caso de aplicación de esta tecnología en el contexto de la fabricación aditiva de metales, ya que otros métodos de AM utilizan el debinding con disolventes o térmico para piezas impresas en 3D con filamentos metálicos.

Imagen 6: El horno de debinding D200-E. Fuente: Raise3D.

Según las pruebas internas de Raise3D, este proceso supone un ahorro del 60 % en el tiempo de debinding (4-12 horas en lugar de 12-7 horas) en comparación con el debinding con disolventes o térmico, es más fácil que el tratamiento con ácido nítrico y aumenta la densidad de la pieza hasta el 98 % de la densidad del hierro forjado (un 52 % más en comparación con los productos obtenidos mediante debinding con disolventes).

El horno de debinding D200-E tiene una cámara de trabajo de 200 x 200 x 200 mm con bandejas multinivel ajustables (7 posiciones).  D200-E está equipado con varias funciones inteligentes, como enclavamientos de seguridad, un botón de parada de emergencia en la parte delantera e instalaciones de adsorción de carbón activado para el tratamiento de los gases de escape. Además, la D200-E puede desplazarse gracias a las ruedas giratorias incorporadas con bloqueos de nivelación ajustables.

Imagen 7: La interfaz de usuario del horno de debinding D200-E. Fuente: Raise3D.

El dispositivo tiene una interfaz fácil de usar que se muestra en una pantalla táctil de 7" y puede conectarse a la red mediante WLAN o Ethernet a través de cualquier navegador. El progreso del trabajo de debinding puede seguirse en directo y se proporcionan perfiles de temperatura y presión autogenerados.

Horno de sinterizado S200-C

El último paso en el camino para obtener una pieza 100 % metálica en impresión 3D es el sinterizado. El horno de sinterizado al vacío S200-C forma parte de la solución Raise3D MetalFuse para la fabricación aditiva con los filamentos metálicos Ultrafuse de BASF. El S200-C se encarga de eliminar cualquier resto de aglutinante polimérico de la pieza marrón en una atmósfera de argón-nitrógeno con la ayuda de temperaturas por debajo del punto de fusión del metal, generadas por una varilla de calentamiento de grafito hasta un máximo de 1450 ºC. De este modo, la pieza alcanza sus propiedades finales de dureza y resistencia.

Imagen 8: Exterior e interior del horno de sinterizado S200-C. Fuente: Raise3D.

El horno de sinterizado S200-C destaca por su rápida capacidad de sinterizado combinada con un bajo consumo de gas y energía, una ventaja innegable para la producción a pequeña escala. El consumo de gas argón es tan bajo como 3 l/min y el proceso de sinterizado dura unas 10-24 h (frente a las 17-31 horas de otros dispositivos de sinterizado), con un consumo de 80 kWh.

Imagen 9: El proceso de sinterizado de MetalFuse. Fuente: Raise3D.

El horno de sinterizado Raise3D S200-C tiene una cámara de trabajo de 200 x 200 x 200 mm con bandejas multinivel ajustables (6 posiciones), un botón de parada de emergencia montado en la parte frontal y protección contra sobretemperatura, lo que hace que su uso sea seguro y cómodo.

Imagen 10: MetalFuse es compatible con el software de laminación ideaMaker Metal. Fuente: Raise3D.

Al igual que los demás dispositivos de la familia MetalFuse, el horno de sinterizado S200-C está equipado con una pantalla táctil de 7" para un control cómodo y con una interfaz de usuario intuitiva que permite al usuario gestionar el proceso fácilmente. Además, el dispositivo es totalmente compatible con una edición especial del software ideaMaker (ideaMaker Metal) que ofrece plantillas optimizadas para un sinterizado sin problemas.

Impresión rentable de metales

El paquete de soluciones MetalFuse para la fabricación aditiva de metales nació de la combinación de dos fuerzas: El espíritu visionario y la experiencia de Raise3D en la construcción de equipos de impresión 3D de alta gama y los filamentos metálicos de calidad Ultrafuse de BASF y los conocimientos técnicos procedentes del moldeo por inyección de metales (MIM).

Imagen 11: Piezas sinterizadas (izquierda) y pulidas (derecha) fabricadas con la solución MetalFuse. Fuente: Raise3D.

Estos activos, combinados con el deseo de ofrecer una solución rentable para la fabricación aditiva metálica, dieron como resultado la impresora 3D metálica Forge 1, el horno de debinding D200-E y el horno de sinterizado S200-C. Estos tres dispositivos permiten al usuario fabricar piezas complejas o lotes pequeños con los filamentos metálicos Ultrafuse de BASF, y hacer el debinding y sinterizado, todo ello en un flujo de trabajo sencillo, seguro, fiable, ágil, optimizado y eficiente. Gracias a la solución Raise3D MetalFuse para los filamentos metálicos BASF Ultrafuse, se minimiza significativamente la manipulación de las piezas verdes, se reduce drásticamente el tiempo de espera desde la idea hasta la pieza final, se reduce a cero la necesidad de interactuar con terceros para el D&S y se garantiza la total confidencialidad al tener todo el proceso en la propia empresa.