3D Systems aporta flexibilidad a las grandes

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Cuando se trata de impresión 3D de polímeros de gran formato, hay un número creciente de opciones, particularmente para brazos robóticos industriales. Sin embargo, la mayoría de las opciones en el mercado no abordan todas las variables necesarias para los plásticos de fabricación aditiva (FA). Después de hablar con Brad Mount, Director Global de Desarrollo Comercial - Titan, 3D Systems, en RAPID + TCT 2023, salí pensando que la división 3D Systems (NYSE: DDD) realmente había pensado en todo para la impresión 3D de grandes piezas de polímero.

Lo más interesante de las impresoras de extrusión de 3D Systems es su flexibilidad. Las máquinas de extrusión de material están disponibles en dos tamaños, la EXT 1070 Titan Pellet (anteriormente Titan Atlas 2.5) con un volumen de construcción de 42" x 42" x 48" y la aún más grande EXT 1270 Titan Pellet (anteriormente Titan Atlas 3.6) con un sobre de construcción de 50" x 50" x 72". Para producir piezas tan grandes, ambas impresoras se basan principalmente en la extrusión de gránulos, lo que aumenta la velocidad de impresión y reduce los costos generales de materiales mediante el uso de gránulos de moldeo por inyección estándar.

Varias partes impresas en 3D con el Titan Atlas exhibidas en RAPD + TCT 2023.

Sin embargo, cualquiera de los sistemas se puede equipar con hasta tres cabezales de herramientas, incluida la extrusión de filamentos para piezas más detalladas, una segunda extrusora de gránulos o incluso un cabezal de herramientas de fresado CNC de tres ejes para un mejor acabado superficial. Las impresoras 3D Systems EXT Titan Pellet pueden tener varias variaciones de configuraciones de cabezales de herramientas, como dos extrusoras de filamentos y una extrusora de gránulos, dos extrusoras de gránulos y una extrusora de un solo filamento o una extrusora de filamentos, una extrusora de gránulos y un cabezal portaherramientas de fresado CNC de tres ejes, todo en un pórtico único. Con varias extrusoras, se puede depositar un material de soporte soluble en agua junto con un polímero, o se pueden combinar materiales rígidos y flexibles, incluso cuando se imprime con gránulos. Para los sistemas con un husillo de fresado CNC de tres ejes, el fresado se puede realizar en cualquier punto durante la fabricación para que una pieza se pueda fresar a mitad de la impresión o al final de un trabajo.

"Trabajo con muchos [fabricantes de equipos originales] comerciales, así como con la comunidad de defensa", dijo Mount. "Cuando he hablado con alguien del ejército, la marina o la fuerza aérea, les encanta la combinación de fresado con aditivo en el mismo espacio. Es difícil de creer, pero muchos sitios del Departamento de Defensa tienen un espacio de piso muy limitado, así que si pueden tener dos máquinas en una en lugar de ocupar más espacio, eso es enorme".

Además de una variedad de opciones en cabezales de herramientas, las impresoras EXT Titan Pellet de 3D Systems también pueden intercambiar una serie de boquillas diferentes, que van desde 0,6 mm hasta 9 mm. Un diámetro de boquilla tan grande no tendría mucho sentido en una impresora 3D de escritorio, pero para la enorme serie EXT Titan Pellet, significa producir capas más gruesas muy rápidamente antes de que el cabezal del molino las afeite según las especificaciones. Una parte que se exhibió en RAPID fue una herramienta de formación de láminas de metal para la Base de la Fuerza Aérea Tinker. El componente, impreso con una boquilla de 2 mm y terminado con el cabezal portaherramientas del husillo, permitió a los ingenieros reemplazar una pieza obsoleta para un avión envejecido.

Una herramienta de formación de chapa impresa en 3D para Tinker Air Force Base.

A lo largo del recorrido por el stand de 3D Systems, Mount destacó las piezas grandes, como un gran conducto de aire impreso en 3D, y comparó el ritmo con el que lo hizo la máquina EXT Titan Pellet con la rapidez con la que podría hacerlo una máquina de extrusión de filamento estándar. En el caso del conducto de aire, los usuarios del modelo de deposición fundida tradicional estimaron que podría llevar tres días, en contraste con las ocho horas que lo produjo el EXT Titan.

Además de la gran velocidad de las impresoras, un aspecto clave de la serie EXT Titan Pellet es la capacidad de imprimir en 3D con una variedad de materiales. Esto incluye plásticos de alta temperatura reforzados con fibra como gránulos GF-PEKK, CF-PEKK y CF-PEI. Esto distingue a las enormes impresoras de extrusión de gránulos de 3D Systems de muchas otras impresoras de polímeros de gran formato, que normalmente no mantienen las temperaturas de la cámara o la boquilla lo suficientemente altas para tales materiales. Un cliente usó un PEKK reforzado con un 30 % de fibra de vidrio para imprimir en 3D un accesorio para soldar varias piezas de metal.

Una herramienta de soldadura impresa en 3D a partir de plástico reforzado a alta temperatura.

Otra aplicación novedosa que Mount mostró fue una herramienta que tenía el beneficio incorporado de la porosidad para mejorar el flujo de aire para la formación al vacío. Mientras que con los moldes de formación al vacío tradicionales es necesario taladrar orificios para permitir que el sistema aspire aire, moldeando así la pieza de polímero final alrededor de la herramienta, la porosidad inherente de la impresión 3D por extrusión elimina la necesidad de taladrar orificios para proporcionar el vacío necesario para el proceso de termoformado. . Además, al controlar el relleno del molde impreso, es posible controlar la fuerza del vacío. Una demostración de las posibilidades en la feria comercial fue un panel de plástico termoformado utilizando un molde impreso Titan para su instalación en un tren subterráneo.

Un molde de titanio impreso en 3D (izquierda) junto a una pieza blanca termoformada (derecha).

Mount expuso los beneficios de costo y tiempo de la producción tradicional de herramientas de termoformado y de la impresión 3D:

"Tradicionalmente, usan lo que se llama tablero Ren, en el que las láminas de madera se pegan, apilan y mecanizan. También pueden realizar la fundición y luego mecanizar la fundición, o simplemente pueden CNC un bloque de aluminio para la herramienta. Todo de ellos son costosos y consumen mucho tiempo. El tiempo de entrega para esos procesos tradicionales suele ser de cuatro a 10 semanas. [Con nuestra máquina], pueden imprimir esta herramienta en 3D en un día y comenzar a termoformar piezas ", dijo Mount. "Eso es valor para sus clientes y, para ellos, es una ventaja competitiva por el tiempo de entrega y el costo. Lo que estamos viendo en el termoformado es una reducción de costos de hasta un 80 por ciento y una reducción del tiempo de entrega de aproximadamente un 65 por ciento".

Propiedades y técnicas similares que mejoran la porosidad en una herramienta de moldeo al vacío también permiten la manipulación de la amortiguación en una pieza flexible. Mount explicó que un visitante del stand de 3D Systems estaba interesado en la impresión 3D de reposacabezas para un vehículo, modificando potencialmente la densidad del TPU impreso para variar la dureza Shore en todo el componente. Esto podría dar lugar a asientos específicos para el cliente para usuarios de sillas de ruedas, entre otras aplicaciones.

Hablando con Mount, quedó claro que la entrada de 3D Systems en la tecnología de extrusión de materiales fue cuidadosamente pensada. Cuando la empresa adquirió Kumovis y Titan Robotics, no estaba simplemente ampliando su cartera de máquinas para incluir una de las categorías de impresión 3D más populares de AM. Estos fueron movimientos estratégicos para competir directamente con el líder en extrusión de materiales Stratasys, entre otros.

Mientras que Stratasys tiene una variedad establecida de máquinas de extrusión de filamentos para la producción y creación de prototipos industriales y aeroespaciales, 3D Systems ahora ha abordado nichos que el inventor de FDM había descuidado anteriormente. Con Kumovis, ha aprobado la impresión 3D médicamente para piezas en el punto de atención. Con Titan, tiene una extrusión rápida de gran formato en su haber. Estas son variedades extremadamente únicas de extrusión de materiales que abordan aplicaciones muy específicas que otros jugadores han pasado por alto, lo que hace que la incursión de 3D Systems en el espacio sea potencialmente rentable.

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