¿Qué pasa después de la Impresión 3D?

Una vez fabricada una pieza en 3D, debe pasar por diferentes post procesos que impactan a su calidad.

Este es el séptimo artículo, de una serie de 10 artículos que hablan sobre todos los aspectos importantes de la calidad de una pieza impresa en 3D. Puedes leer el artículo anterior aquí y el siguiente aquí. O comenzar desde el principio aquí.

Ya hemos hablado sobre el impacto que la máquina y el material tienen en la calidad de una impresión 3D, pero algo que no se toma mucho en cuenta, es cómo hay factores posteriores al propio proceso de Impresión 3D, que afectan el resultado de la calidad de la pieza.

La Mano Humana en el proceso de 3D

Toda pieza impresa en 3D, tarde o temprano pasa por una mano humana, antes de llegar a su uso final. Esa manipulación, en ocasiones puede dañar por completo un trabajo de impresión 3D de horas o incluso días.

Entre más profesional e industrializada sea la máquina de impresión 3D, menor va siendo la interacción humana. Adicionalmente, ya van existiendo máquinas y equipos adicionales a la impresora, que ayudan con la automatización de estos procesos de limpieza y post acabado de la impresión 3D.

Los principales contactos de la mano humana en la impresión 3D son:

1. Retirado de pieza de la máquina
2. Remover soportes y limpieza de piezas
3. Tratamientos térmicos/ópticos
4. Otros post tratamientos y acabados finales

Retirado de la pieza de la máquina.

En las máquinas simples o de escritorio y en la tecnología SLA, la manera de remover la pieza de la impresora, es con el uso de espátulas que separen la pieza de la cama de impresión. En esa acción, las piezas pueden salir volando o romperse en el proceso.

La ventaja en SLA es que la cama de impresión, puede retirarse de la máquina y puedes quitar la pieza de una manera más simple.

En equipos industriales de filamento, la base de construcción es una hoja tipo acetato, que se mantiene fija por un sistema de succión en la máquina. Al acabar la impresión se retira la hoja completa, con la pieza en ella. Removerla es muy simple

En equipos de procesamiento de polvos, como SLS, DMLS o MJF, en ocasiones, la misma máquina aspira todo el polvo no usado, dejando la spiezas ya casi limpias. Pero una vez que termina el proceso de la máquina, debes de remover el contenedor lleno de polvo y posteriormente limpiarlo.

Limpieza de piezas

Una vez que la pieza se retiró de la impresora, es momento de limpiarla. Como hemos hablado previamente, la impresión 3D en su mayoría utiliza material de soporte para poder crear las geometrías. Esto es para que el material, al momento de depositarlo, tenga donde soportarse. En Tecnologías de polvo (menos metal) el mismo polvo funciona como soporte.

Pero al finalizar, es necesario retirar ese soporte o material de desperdicio.

En equipos de FFF (filamento simple) o de SLA (resinas) esos soportes deben de ser removidos a mano. Con el uso de pinzas o las manos, puedes retirar el material excedente de una manera relativamente sencilla. Pero en ocasiones, al remover el material de soporte, se generan rebabas o desperfectos en la superficie de la pieza.

En equipos de FDM o Polyjet, el soporte de la pieza se construye con un segundo material, el cual es soluble en agua y químicos. Esto ayuda a que puedas hacer piezas muy complejas, sin la necesidad de retirar a mano los soportes y dañar la pieza.

Para tecnologías de polvo, como SLS y MJF, el propio polvo funciona de soporte, pero es necesario limpiar las piezas del polvo no sinterizado. Para ello se utiliza aspiradoras y brochas para sacudir y atrapar el polvo que no fue utilizado. Ese polvo, se vuelve a reutilizar en futuras fabricaciones.

En metales, los soportes deben de ser removidos con herramientas más filosas y en la mayoría de los casos, con un proceso de mecanizado CNC.

En esta etapa, cualquiera sea la tecnología, si no tienes cuidado, puedes dañar partes finas o superficies importantes de la pieza al romperlas o dañarlas durante el procedimiento de limpieza.

Tratamientos térmicos y ópticos

Algunas tecnologías, requieren de algún proceso mediante tratamientos posteriores a la impresión.

En FDM, uno de los tratamientos es la hidratación de materiales como el Nylon 12 a una temperatura estable, durante 24 horas. Si se eleva de más la temperatura, la pieza se podría deformar.

En metales, es necesario introducir la pieza a un horno para sinterizar y disminuir el estrés residual. Una mala calibración o proceso de temperatura del horno, puede afectar por completo la pieza en cuanto a forma y dimensiones.

En tecnologías como el SLA, es necesario o ideal, terminar de curar la pieza en una cámara de luz ultravioleta. Si la pieza se deja expuesta más tiempo del necesario, puede comenzar a cristalizarse o a acelerar el proceso de cristalización y al cabo de unas semanas, al pieza podría comenzar a romperse muy fácil.

Aplicación de Acabados Finales

Adicional a estos post procesos a la impresión 3D, existe una gran vaiedad de post acabados que modifican la apariencia d pieza impresa. En este proceso, las pieza pueden también sufr daños si no se hacen con manos expertas.

Los principales post acabados son:

• Lijado - con uso de lijas, sandblast o vibración, remueves las impurezas de las caras externas de las piezas y permites un acabado más liso.
• Pulido - ya sea por la aplicación de químicos o resinas, este post proceso, resalta la pieza con un acabado brilloso. En materiales translúcidos, es necesario este paso para poder dejar la pieza completamente transparente.
• Pintado - Mediante la aplicación primero de un primer, posteriormente se pintan las piezas con acabados al gusto de cada cliente.
• Entintado - A diferencia de la pintura, es un proceso para piezas plásticas de polvo donde con agua y colorantes, se tiñen las piezas de diferentes colores.

Automatización de Post Procesos

Cada día, la tecnología de impresión 3D avanza y permite ir haciendo más simple los procesos que conllevan la fabricación de una pieza.

Por ejemplo, la compañía 3D Systems, con la Figure 4, pretende integrar todos los pasos del proceso en una línea de producción automatizada, donde la pieza se imprime, se retira de la cama de impresión, se le quitan los soportes, se cura y se retira la pieza ya lista.

Otra apuesta, es la de Stratasys, con el Cloud 9 y sus sistema de construcción infinito, donde sin intervención humana, puedes fabricar piezas por 24 horas.

EOS, apuesta por una fábrica con robots que sacan piezas de las impresoras y mueven a otros procesos de terminado.

Sin duda, hay grandes avances que cada día nos irán permitiendo tener mejores post procesos de impresión 3D y una automatización que permita escalar la producción.