TecnologTecnologíías de Manufactura as de Manufactura Digital Directa, Digital Directa, PrototipadoPrototipadoRRáápido e Impresoras 3Dpido e Impresoras 3DLos nuevos mLos nuevos méétodos de todos de manufactura mediante tmanufactura mediante téécnicas cnicas aditivasaditivas

Algunas tAlgunas téécnicas habituales cnicas habituales de manufacturade manufactura

MecanizadoMecanizadoSe separa material mediante una herramienta Se separa material mediante una herramienta

de corte. Por ejemplo aserrado, torneado, de corte. Por ejemplo aserrado, torneado, fresado hasta lograr la pieza deseada.fresado hasta lograr la pieza deseada.

Moldeo o coladaMoldeo o coladaEl vertido por gravedad o mediante presiEl vertido por gravedad o mediante presióón de n de

un material liquido en un molde o matriz un material liquido en un molde o matriz que se solidifica o fragua, generando una que se solidifica o fragua, generando una pieza.pieza.

Algunas tAlgunas téécnicas habituales cnicas habituales de manufacturade manufactura

ConformadoConformadoPor ejemplo, el plegado o estampado de Por ejemplo, el plegado o estampado de

una chapa o la forja de metales. Se una chapa o la forja de metales. Se logra la forma mediante la logra la forma mediante la deformacideformacióón del material con la n del material con la aplicaciaplicacióón de fuerza y una matriz.n de fuerza y una matriz.

Manufactura aditivaManufactura aditiva

A mediados de los aA mediados de los añños os ’’80 se 80 se comienzan a desarrollar una serie de comienzan a desarrollar una serie de nuevas tnuevas téécnicas de manufactura.cnicas de manufactura.BBáásicamente, se trata de generar un sicamente, se trata de generar un volumen fvolumen fíísico mediante el sico mediante el deposito de deposito de materialmaterial en sucesivas en sucesivas capascapas, una sobre , una sobre otra hasta lograr la geometrotra hasta lograr la geometríía a deseada.deseada.

Manufactura aditivaManufactura aditiva

Lo hizo posible una combinaciLo hizo posible una combinacióón de tecnologn de tecnologíías.as.El desarrollo de los programas de dibujo 3D y los El desarrollo de los programas de dibujo 3D y los archivos digitales tridimensionales.archivos digitales tridimensionales.El control de movimiento mediante la El control de movimiento mediante la mecatrmecatróónicanica(el control num(el control numéérico computarizado CNC y el uso de rico computarizado CNC y el uso de ccóódigos ISO).digos ISO).La producciLa produccióón de ln de lááseres industriales de alta seres industriales de alta potencia a costos accesibles.potencia a costos accesibles.Es lo que se llama una Es lo que se llama una ““TecnologTecnologíía de Integracia de Integracióónn””..

Vocabulario tVocabulario téécnico cnico mmíínimo nimo -- 11

Equipos de prototipado Equipos de prototipado –– Equipos de Equipos de prototipado mas grandes, de consumos prototipado mas grandes, de consumos energenergééticos importantes y requerimientos ticos importantes y requerimientos ambientales aptos para uso en entornos ambientales aptos para uso en entornos industrialesindustrialesImpresoras 3D Impresoras 3D –– Equipos de prototipado de Equipos de prototipado de costo bajo o medio, aptos para ser usados costo bajo o medio, aptos para ser usados en un entorno de estudio u oficina.en un entorno de estudio u oficina.

Vocabulario tVocabulario téécnico cnico mmíínimo nimo –– 22

DDM DDM –– DirectDirect Digital Digital ManufacturingManufacturing(manufactura digital directa) equipos (manufactura digital directa) equipos similares a los anteriores, pero con el similares a los anteriores, pero con el acento puesto no en la producciacento puesto no en la produccióón de n de prototipos prototipos úúnicosnicos que que imitanimitan piezas de piezas de serie, sino de pequeserie, sino de pequeññas series de as series de piezas piezas plenamente funcionalesplenamente funcionales..

MMéétodos todos -- 11

FotoquFotoquíímicos micos –– una resina una resina fotoenduredentefotoenduredente se polimeriza al ser se polimeriza al ser irradiada con luz lirradiada con luz lááser ser ––estereolitografestereolitografíía o con luz UV a o con luz UV -- PolyjetPolyjetQuQuíímicos micos –– Una resina es impresa con Una resina es impresa con un segundo componente que la un segundo componente que la catalizacataliza

MMéétodos todos -- 22

Por corte lPor corte lááser ser –– una lamina delgada de una lamina delgada de material es recortada mediante un lmaterial es recortada mediante un lááser. ser. Luego, otra lamina se deposita sobre la Luego, otra lamina se deposita sobre la anterior y el proceso se repite. LOManterior y el proceso se repite. LOMPor fusiPor fusióón n –– un material en polvo se funde un material en polvo se funde mediante un lmediante un lááser o un haz de electrones. ser o un haz de electrones. Luego, se deposita otra capa de polvo y el Luego, se deposita otra capa de polvo y el proceso se repiteproceso se repite

MMéétodos todos -- 33

Por deposiciPor deposicióón de filamento n de filamento –– un un filamento de material fundido se va filamento de material fundido se va extrudandoextrudando por una boquilla y por una boquilla y depositando hasta formar una capa. El depositando hasta formar una capa. El proceso se repite sumando capas.proceso se repite sumando capas.

Ventajas de los mVentajas de los méétodos todos aditivosaditivos::

No tienen limitaciones en cuanto a las No tienen limitaciones en cuanto a las geometrgeometríías pasibles de lograrse.as pasibles de lograrse.No hay costos de matricerNo hay costos de matriceríía, modelos a, modelos o herramental.o herramental.Inmediatez.Inmediatez.

Desventajas de los mDesventajas de los méétodos todos aditivosaditivos::

Costos unitarios altosCostos unitarios altosProducciProduccióón lentan lentaLimitados en cuanto a materiales Limitados en cuanto a materiales disponiblesdisponiblesResoluciResolucióón n -- exactitud dimensionalexactitud dimensional

Dificultades tDificultades téécnicas cnicas -- 11

El material de soporte El material de soporte –– con algunos con algunos mméétodos, es necesario utilizar un todos, es necesario utilizar un material de soporte (igual o distinto al material de soporte (igual o distinto al de la pieza) para permitir la de la pieza) para permitir la construcciconstruccióón de voladizos o superficies n de voladizos o superficies inclinadas. Este, ademinclinadas. Este, ademáás de hacer mas s de hacer mas lento el proceso de impresilento el proceso de impresióón puede n puede ser luego difser luego difíícil de retirar.cil de retirar.

Dificultades tDificultades téécnicas cnicas -- 22

La resoluciLa resolucióón n –– El grado de resoluciEl grado de resolucióón n de un objeto impreso nunca va a ser de un objeto impreso nunca va a ser menor al espesor de la capa con la menor al espesor de la capa con la que se imprime. Tque se imprime. Tíípicamente es de 0.1 picamente es de 0.1 mmmm a 0.3 a 0.3 mmmm. Algunos m. Algunos méétodos todos logran espesores menores, pero una logran espesores menores, pero una capa mas delgada a su vez implica capa mas delgada a su vez implica mayor tiempo de impresimayor tiempo de impresióón para un n para un mismo volumen.mismo volumen.

Dificultades tDificultades téécnicas cnicas -- 33

DeformaciDeformacióón y estabilidad dimensional n y estabilidad dimensional –– Con algunos mCon algunos méétodos, las piezas todos, las piezas pueden sufrir deformaciones por pueden sufrir deformaciones por estrestréés ts téérmico o qurmico o quíímico (curado) mico (curado) luego de la impresiluego de la impresióón.n.

LOM LOM –– LaminatedLaminated ObjectObjectManufacturingManufacturing

Ventajas:Ventajas:Relativamente Relativamente

econeconóómico.mico.

Desventajas:Desventajas:Poco control dimensional Poco control dimensional

sobre el eje Z.sobre el eje Z.El material de descarte El material de descarte

puede ser difpuede ser difíícil de cil de retirar, dependiendo retirar, dependiendo de la forma de la de la forma de la pieza.pieza.

Material poco estable Material poco estable dimensionalmente dimensionalmente ––papel.papel.

Materiales:Materiales:Papel autoadhesivoPapel autoadhesivo

Equipo LOMEquipo LOM

SLA SLA –– EstereolitografEstereolitografííaaVentajas:Ventajas:

Buena resoluciBuena resolucióón.n.

Desventajas:Desventajas:Costoso.Costoso.AquAquíí tambitambiéén el material n el material

de soporte puede ser de soporte puede ser complicado de complicado de retirar, dependiendo retirar, dependiendo de la forma de la de la forma de la pieza.pieza.

Precisa de un curado Precisa de un curado posteriorposterior

Materiales:Materiales:Resinas Resinas

fotopolimerizablesfotopolimerizablespropietariaspropietarias

Equipo de estereolitografEquipo de estereolitografíía a ViperViper ProPro

PolyjetPolyjetvariante de la estereolitografvariante de la estereolitografííaa

Ventajas:Ventajas:Muy buena Muy buena resoluciresolucióón n (capas muy (capas muy finas)finas)MultimaterialMultimaterialVelozVeloz

Desventajas:Desventajas:Materiales Materiales costososcostosos

Equipos Equipos PolyjetPolyjet

SLS SLS –– SelectiveSelective LaserLaserSinteringSintering

Ventajas:Ventajas:No requiere material de No requiere material de

soporte.soporte.El mEl méétodo puede usarse todo puede usarse

con una variedad de con una variedad de materialesmateriales

Desventajas:Desventajas:En algunos sistemas En algunos sistemas

puede haber puede haber deformaciones por deformaciones por estrestréés ts téérmico.rmico.

Puede ser algo sucio.Puede ser algo sucio.

Materiales:Materiales:Polvos termoplPolvos termopláásticos o sticos o

metmetáálicoslicos

Equipo SLSEquipo SLS

EBM EBM –– ElectronElectron BeamBeamManufacturingManufacturingVariante del SLSVariante del SLS

Ventajas:Ventajas:Produce piezas Produce piezas

metmetáálicas licas terminadas de terminadas de altaltíísimas simas prestacionesprestaciones

Alta resoluciAlta resolucióónnPrPráácticamente ningcticamente ningúún n

desperdicio de desperdicio de materialesmateriales

Desventajas:Desventajas:CostosoCostoso

Materiales:Materiales:Polvos metPolvos metáálicos de licos de

Titanio Titanio –– aceros aceros inoxidables inoxidables ––Cromo CobaltoCromo Cobalto

ImImáágenes EBMgenes EBM

FDM FDM –– FusedFused DepositionDepositionModelingModeling

Ventajas:Ventajas:Relativamente Relativamente

econeconóómicomicoBuena resistencia Buena resistencia

mecmecáánicanica

Desventajas:Desventajas:Requiere material Requiere material

de soportede soporteNo demasiado No demasiado

rráápidopidoResoluciResolucióón regular n regular

Materiales:Materiales:TermoplTermopláásticos y sticos y

cerasceras

ImImáágenes FDMgenes FDM

Equipos Equipos DimensionDimension de de StratasysStratasys para para prototipadoprototipado

ImImáágenes FDM genes FDM -- 22

Equipos Equipos FortusFortus de de StratasysStratasys para produccipara produccióón n de pequede pequeñña seriea serie

ReprapsReprapsReplicatingReplicating rapidrapid prototypersprototypers

CaracterCaracteríísticassticasLicencias publicasLicencias publicasSoftware de cSoftware de cóódigo abiertodigo abiertoMateriales estMateriales estáándarndar

Objetivo:Objetivo:Generar sistemas de Generar sistemas de

fabricacifabricacióón digital n digital directo de bajo coste, directo de bajo coste, con capacidad de con capacidad de replicarse a si mismo replicarse a si mismo y de especificaciones y de especificaciones abiertasabiertas

RepstrapRepstrap::ReprapReprap replicado por un replicado por un

reprapreprap

Mendel, el primer Mendel, el primer ReprapReprap exitosoexitoso

ReprapsReprapsReplicatingReplicating rapidrapid prototypersprototypers

Darwin, segundo Darwin, segundo reprapreprap exitosoexitoso Rapman V3.1, un Rapman V3.1, un darwindarwin mejoradomejorado

ReprapsReprapsReplicatingReplicating rapidrapid prototypersprototypers

MakerbotMakerbot, de , de fabricacionfabricacion americanoamericano

Rapman Pro, Rapman Pro, puede tener puede tener hasta 3 hasta 3 cabezales cabezales extrusoresextrusores

Rapman 3000, Rapman 3000, incorpora incorpora material de material de soportesoporte

ReprapsReprapsReplicatingReplicating rapidrapid prototypersprototypers

Up! Up! PrinterPrinter, Primer , Primer reprapreprap chinochino

ShapercubeShapercube

Piezas fabricadas con un Piezas fabricadas con un reprapreprap

PequePequeñña serie con un a serie con un reprapreprap

Posible evoluciPosible evolucióón de los equipos de n de los equipos de prototipado y fabricaciprototipado y fabricacióón digital directan digital directa

Una noticia interesante: Hewlett Packard compro Una noticia interesante: Hewlett Packard compro StratasysStratasysOtra noticia interesante: las principales patentes en el Otra noticia interesante: las principales patentes en el campo del PR acaban expirar o estcampo del PR acaban expirar o estáán por hacerlo.n por hacerlo.La tendencia es salir del uso solamente para prototipado La tendencia es salir del uso solamente para prototipado y desarrollar la fabricaciy desarrollar la fabricacióón digital directan digital directaLos costos e los equipos y materiales vienen Los costos e los equipos y materiales vienen descendiendo sostenidamentedescendiendo sostenidamenteEl proyecto El proyecto ReprapReprap ha popularizado los equipos mas ha popularizado los equipos mas simples de prototipado y pareciera evolucionar hacia simples de prototipado y pareciera evolucionar hacia una tipologuna tipologíía de fabricacia de fabricacióón particular y propia; y de n particular y propia; y de licencia publica y abierta.licencia publica y abierta.