Si bien la mayor parte del trabajo de fabricación se realiza dentro de la impresora 3D, ya que las piezas se construyen capa por capa, el proceso no termina ahí. El posprocesamiento es un paso importante en el flujo de trabajo de la impresión 3D que convierte los componentes impresos en productos terminados. Es decir, el posprocesamiento en sí no es un proceso específico, sino una categoría que comprende diversas técnicas de procesamiento que pueden aplicarse y combinarse para satisfacer diferentes requisitos estéticos y funcionales.
Como veremos con más detalle en este artículo, existen numerosas técnicas de posprocesamiento y acabado de superficies, incluyendo el posprocesamiento básico (como la eliminación del soporte), el alisado de superficies (físico y químico) y el procesamiento del color. Comprender los diferentes procesos que puede utilizar en la impresión 3D le permitirá cumplir con las especificaciones y requisitos del producto, ya sea que su objetivo sea lograr una calidad superficial uniforme, una estética específica o una mayor productividad. Analicémoslos con más detalle.
El posprocesamiento básico generalmente se refiere a los pasos iniciales después de quitar y limpiar la pieza impresa en 3D de la carcasa del ensamblaje, incluida la eliminación del soporte y el suavizado básico de la superficie (en preparación para técnicas de suavizado más exhaustivas).
Muchos procesos de impresión 3D, como el modelado por deposición fundida (FDM), la estereolitografía (SLA), la sinterización láser directa de metal (DMLS) y la síntesis digital de luz de carbono (DLS), requieren el uso de estructuras de soporte para crear protuberancias, puentes y estructuras frágiles. Esta peculiaridad radica en que, si bien estas estructuras son útiles en el proceso de impresión, deben eliminarse antes de aplicar las técnicas de acabado.
La eliminación del soporte puede realizarse de diversas maneras, pero el proceso más común hoy en día implica trabajo manual, como el corte. Al utilizar sustratos solubles en agua, la estructura del soporte puede eliminarse sumergiendo el objeto impreso en agua. También existen soluciones especializadas para la eliminación automatizada de piezas, en particular la fabricación aditiva de metal, que utiliza herramientas como máquinas CNC y robots para cortar los soportes con precisión y mantener las tolerancias.
Otro método básico de posprocesamiento es el arenado. Este proceso consiste en rociar las piezas impresas con partículas a alta presión. El impacto del material rociado sobre la superficie de impresión crea una textura más suave y uniforme.
El arenado suele ser el primer paso para alisar una superficie impresa en 3D, ya que elimina eficazmente el material residual y crea una superficie más uniforme, lista para pasos posteriores como el pulido, la pintura o el teñido. Es importante tener en cuenta que el arenado no produce un acabado brillante.
Además del arenado básico, existen otras técnicas de posprocesamiento que pueden utilizarse para mejorar la suavidad y otras propiedades superficiales de los componentes impresos, como un acabado mate o brillante. En algunos casos, se pueden emplear técnicas de acabado para lograr suavidad al utilizar diferentes materiales de construcción y procesos de impresión. Sin embargo, en otros casos, el alisado de superficies solo es adecuado para ciertos tipos de soportes o impresiones. La geometría de la pieza y el material de impresión son los dos factores más importantes a la hora de elegir uno de los siguientes métodos de alisado de superficies (todos disponibles en Xometry Instant Pricing).
Este método de posprocesamiento es similar al arenado convencional, ya que consiste en aplicar partículas a la impresión a alta presión. Sin embargo, existe una diferencia importante: el arenado no utiliza partículas (como arena), sino microesferas de vidrio esféricas como medio para arenar la impresión a alta velocidad.
El impacto de las microesferas de vidrio redondas sobre la superficie de la impresión crea un efecto más liso y uniforme. Además de las ventajas estéticas del arenado, el proceso de alisado aumenta la resistencia mecánica de la pieza sin afectar su tamaño. Esto se debe a que la forma esférica de las microesferas de vidrio puede tener un efecto muy superficial sobre la superficie de la pieza.
El tamizado, también conocido como cribado, es una solución eficaz para el posprocesamiento de piezas pequeñas. Esta tecnología consiste en colocar una impresión 3D en un tambor junto con pequeños trozos de cerámica, plástico o metal. El tambor gira o vibra, provocando que los residuos rocen contra la pieza impresa, eliminando cualquier irregularidad superficial y creando una superficie lisa.
El pulido con medios es más potente que el arenado, y la suavidad de la superficie se puede ajustar según el tipo de material. Por ejemplo, se pueden usar medios de grano bajo para crear una textura superficial más rugosa, mientras que el uso de virutas de grano alto puede producir una superficie más lisa. Algunos de los sistemas de acabado de gran tamaño más comunes admiten piezas de 400 x 120 x 120 mm o 200 x 200 x 200 mm. En algunos casos, especialmente con piezas MJF o SLS, el conjunto se puede pulir con un soporte.
Si bien todos los métodos de alisado mencionados se basan en procesos físicos, el alisado con vapor se basa en una reacción química entre el material impreso y el vapor para producir una superficie lisa. En concreto, el alisado con vapor implica exponer la impresión 3D a un disolvente en evaporación (como FA 326) en una cámara de procesamiento sellada. El vapor se adhiere a la superficie de la impresión y crea una fusión química controlada, alisando cualquier imperfección, cresta o valle superficial mediante la redistribución del material fundido.
El alisado con vapor también proporciona a la superficie un acabado más pulido y brillante. Normalmente, el proceso de alisado con vapor es más costoso que el alisado físico, pero es el preferido por su mayor suavidad y acabado brillante. El alisado con vapor es compatible con la mayoría de los polímeros y materiales elastoméricos de impresión 3D.
La coloración como paso adicional del posprocesamiento es una excelente manera de mejorar la estética de la impresión. Si bien los materiales de impresión 3D (especialmente los filamentos FDM) vienen en una variedad de opciones de color, la tonalización como posprocesamiento permite utilizar materiales y procesos de impresión que cumplen con las especificaciones del producto y lograr la coincidencia de color correcta para un producto determinado. Estos son los dos métodos de coloración más comunes para la impresión 3D.
La pintura en aerosol es un método popular que consiste en usar un pulverizador de aerosol para aplicar una capa de pintura a una impresión 3D. Al pausar la impresión 3D, se puede rociar la pintura uniformemente sobre la pieza, cubriendo toda su superficie. (La pintura también se puede aplicar selectivamente mediante técnicas de enmascaramiento). Este método es común tanto para piezas impresas en 3D como para piezas mecanizadas y es relativamente económico. Sin embargo, tiene una desventaja importante: al aplicarse una capa muy fina de tinta, si la pieza impresa se raya o desgasta, el color original del material impreso se hará visible. El siguiente proceso de sombreado soluciona este problema.
A diferencia de la pintura en aerosol o el pincel, la tinta en la impresión 3D penetra bajo la superficie. Esto ofrece varias ventajas. En primer lugar, si la impresión 3D se desgasta o se raya, sus vibrantes colores se mantienen intactos. La tinta tampoco se desprende, como suele ocurrir con la pintura. Otra gran ventaja del teñido es que no afecta la precisión dimensional de la impresión: al penetrar el tinte en la superficie del modelo, no añade grosor y, por lo tanto, no se pierde detalle. El proceso de coloración específico depende del proceso de impresión 3D y de los materiales.
Todos estos procesos de acabado son posibles cuando se trabaja con un socio de fabricación como Xometry, lo que le permite crear impresiones 3D profesionales que cumplen con los estándares de rendimiento y estéticos.
Hora de publicación: 24 de abril de 2024