Vapor

Estos primeros planos de antes y después ilustran el objetivo detrás de todas las tecnologías de suavizado de vapor: eliminar el efecto de escalera común a la mayoría de las piezas impresas en 3D. zortrax

Seamos realistas: muchas piezas impresas en 3D salen de la máquina con un aspecto en capas, ásperas y... bueno, un poco feas. Es posible eliminar gran parte de esta fealdad escalonada mediante lijado, granallado, relleno y otros procesos manuales. Pero estas técnicas requieren mucho tiempo y son propensas a errores. Y, a menudo, no pueden llegar a los rincones y grietas de geometrías de piezas complejas.

Afortunadamente, existe un método mucho menos intensivo en mano de obra, al menos para ciertos polímeros, que las almas intrépidas pueden intentar usando artículos domésticos comunes.

Los seguidores de YouTube del fabricante checo de impresoras 3D Josef Prusa saben que el "alisado con acetona" de las piezas de ABS y ASA, dos materiales comunes utilizados en el proceso de fabricación de filamentos fundidos (FFF), no requiere más que un contenedor de Rubbermaid con tapa suelta, una pequeña cantidad de acetona (quitaesmalte) en el fondo del contenedor y una plataforma que sostiene las piezas sobre la acetona. Coloque las piezas en la plataforma, cierre el contenedor y deje que los vapores hagan su trabajo. En solo unos minutos, los objetos estarán lisos y brillantes. No es necesario lijar.

De manera similar, Prusa describe cómo las piezas de PVB se pueden alisar con alcohol isopropílico, y otros colaboradores de YouTube muestran estos procesos realizados sobre una estufa eléctrica y sugieren que las piezas hechas de PLA, otro material común, se pueden alisar con vapor de esta manera. Sin embargo, tenga cuidado, ya que ambos compuestos son altamente inflamables y, si se usan incorrectamente, pueden ser dañinos para los humanos y las piezas impresas en 3D.

Tales tácticas de suavizado de vapor están bien en el taller bien ventilado de un aficionado. Pero para los fabricantes de aditivos que deben cumplir con los cronogramas de entrega, se necesita una solución más segura, precisa y predecible.

Según Jacek Krywko, especialista en soluciones tecnológicas de Zortrax SA, un proveedor de impresoras 3D, filamentos y otros productos aditivos de Olsztyn, Polonia, una de esas soluciones es el dispositivo de suavizado de "vapor inteligente" de escritorio Apoller de la empresa. En funcionamiento, el proceso de varias etapas comienza con la reducción de la presión dentro de una cámara de suavizado sellada que contiene la parte o partes impresas, explicó. Luego, el solvente se bombea a una bandeja calentada en el fondo de la cámara, y un sistema de circulación de aire atrae el vapor resultante hacia arriba y alrededor de la pieza de trabajo, condensándose en su superficie.

"Al controlar con precisión el flujo de aire y la temperatura, podemos lograr resultados muy predecibles sin suavizar demasiado ni distorsionar las piezas", dijo Krywko.

El proceso automatizado dura tres horas, independientemente del tamaño o la cantidad de la pieza, y utiliza acetona o butanona. La cámara genera un ligero vacío y se bloquea durante la operación, lo que alivia los problemas de seguridad, dijo Krywko, y el solvente condensado y sin usar cae al fondo del tanque para su reutilización.

Está diseñado para piezas hechas de ABS, ASA y poliestireno de alto impacto, pero también se puede usar con policarbonato y otros polímeros que reaccionan con (pueden fundirse con) cualquiera de los dos solventes.

El suavizado con vapor discutido hasta ahora ha sido en el contexto de piezas impresas con FFF. Las razones principales se deben a que la impresión FFF, o basada en extrusión, se encuentra entre los procesos AM más utilizados, generalmente produce los acabados superficiales más rugosos y emplea materiales reactivos con los solventes mencionados.

El Zortrax Apoller alisó este gran lote de ventiladores de computadora en menos de tres horas. zortrax

Dicho esto, los sistemas disponibles pueden suavizar piezas construidas por otras tecnologías aditivas.

Uno es de Additive Manufacturing Technologies (AMT) Inc., Cedar Park, Texas. La empresa se fundó en 2017 con el objetivo de producir un sistema de suavizado automatizado que haga que las piezas impresas en 3D sean tan estéticamente agradables como las moldeadas por inyección y que haga el trabajo de forma rápida y segura, dijo el vicepresidente ejecutivo de AMT, Luis Folgar.

El resultado son los sistemas de suavizado de vapor químico PostPro 3D y PostPro 3D Mini de la compañía. Sus capacidades incluyen la entrega de acabados superficiales de piezas posprocesadas de hasta 1 μm Ra; degradación dimensional de no más del 0,4%, independientemente del acabado superficial objetivo; propiedades mecánicas mejoradas, que, según el material y la tecnología de la impresora, pueden incluir un mayor alargamiento a la rotura, mayor resistencia al desgarro y una resistencia máxima a la tracción mejorada; reducción de la porosidad superficial y el agrietamiento; y una superficie sellada que resiste el crecimiento bacteriano y elimina la absorción de líquidos o gases.

La lista de materiales AM probados que PostPro 3D alisa incluye poliamidas (nylons como PA6 y PA12) y sus muchas variantes rellenas, Ultem, PMMA (acrílico), TPU y TPE. "También estamos bastante cerca de una solución para PEEK y PAEK, polímeros que son especialmente difíciles de alisar", dijo Folgar.

La empresa de fabricación digital DI Labs, Willmar, Minnesota, compró recientemente uno de los sistemas más grandes de AMT. Y dado que funciona "prácticamente sin parar", según el presidente y copropietario de la compañía, Carl Douglass, está considerando comprar una segunda unidad.

"Muchas de nuestras piezas requieren superficies ultrasuaves", dijo, y agregó que el proceso es bastante rápido y toma entre 20 minutos y una o dos horas, según la complejidad de la pieza, el material y el acabado superficial deseado. Y debido a que es un sistema cerrado, el personal de DI Labs no tiene que manejar desechos peligrosos. Cada pocas semanas, los operadores retiran los botes de productos químicos usados, que se devuelven a AMT, y los reemplazan con botes nuevos.

Sin embargo, al igual que con la fabricación aditiva en sí, desarrollar la "receta" correcta de suavizado de vapor de los parámetros de procesamiento no es un asunto de plug-and-play. Para la producción de piezas de polímero, DI Labs utiliza impresoras FFF, SLA, Multi Jet Fusion (MJF) y de síntesis de luz digital, con las que imprime aproximadamente cuatro docenas de materiales y miles de piezas de trabajo únicas al año. Para cada combinación de pieza y material, un operador debe determinar la mejor manera de colocar la pieza en la cámara de alisado, cuánto tiempo procesarla, qué temperatura usar y otras variables que pueden dar como resultado una pieza perfecta, una que no cumplir con las especificaciones o, en casos extremos, una pila de sustancia pegajosa derretida.

"Incluso hemos visto que el mismo material de dos proveedores diferentes produce resultados de suavizado diferentes", dijo Douglass. "Pero lo mismo puede decirse de AM en general. Con MJF, por ejemplo, tenemos que asegurarnos de que se aplique el perfil de calor correcto para la pieza y que haya una energía constante distribuida a través de cada uno de los planos Z. Algunos de esa misma filosofía se aplica al procesamiento de vapor, donde generalmente nos aseguramos de que todas las partes en una corrida de alisado tengan características y espesores de pared similares para que se calienten y enfríen aproximadamente a la misma velocidad.

"Sin embargo, esa es la naturaleza del juego aditivo", se rió. "Hay mucho más que el equipo".