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Las tecnologías Powder Bed Fusion (PBF) han logrado tener un crecimiento dentro de la industria debido a sus múltiples aplicaciones y beneficios. 

Entre las características más destacables, que hacen el éxito de este proceso de fabricación, encontramos las siguientes: 

• Tiempo de fabricación de piezas relativamente más rápido que la gran mayoría de las tecnologías de impresión 3D. 
• Gran capacidad de fabricación para corridas de grandes volúmenes. 
• Precio por pieza relativamente bajo en proyectos de gran volumen 
• Piezas con excelentes propiedades mecánicas, para uso en aplicaciones demandantes. 
• Excelente variedad de termoplásticos y elastómeros. 
• Gran variedad de postprocesos disponibles para mejorar el performance y la apariencia de las piezas. 
• No hay necesidad de impresión de estructuras de soporte. 

Cabe mencionar que, dentro de la familia de tecnologías de fusión de cama de polvo, existen distintas opciones que otorgan capacidades y gamas de materiales diferentes entre sí, como lo son la tecnología MJF y SLS para polímeros, y tecnologías como DMLS, SLM y EBM para metales. 

Como podemos observar, todo este conjunto de características en los proyectos fabricados con tecnologías PBF son la clave del éxito de este proceso de fabricación, otorgando la capacidad de realizar grandes corridas de producción, a costos relativamente bajos, con piezas mecánicamente avanzadas y con una gran libertad en el diseño de la pieza. 

Y es justo este último punto en el que haremos énfasis en este blog en tecnologías PBF para polímeros, ya que cuando hablamos de DFAM o diseño para manufactura aditiva, cada tecnología de impresión 3D exige ciertos criterios y

Conocimiento de la tolerancia dimensional ofrecida por la tecnología: 

Antes de fabricar una pieza con este proceso, es indispensable conocer cuál es la tolerancia dimensional del proceso de impresión elegido, 0.3mm en el caso de MJF. 

Con esto podemos dar las tolerancias adecuadas para ensambles, pines, uniones, etc. 

Además, cada tecnología cuenta con sus manuales de diseño en los que se recomiendan ciertas dimensiones a considerar para textos en bajo y alto relieve, texturas, grabados, etc. 

Puedes encontrar el Manual de diseño para MJF aquí.

Vaciado de material en piezas sólidas. 

 En tecnologías de PBF, en donde la concentración de calor es una característica importante del proceso, hay ciertas recomendaciones de diseño que se deben de seguir para evitar una concentración excesiva de calor en piezas sólidas, ya que una gran cantidad de material genera una gran cantidad de calor en el proceso de impresión. 

Espesores mayores a 7mm se deben evitar, para esto se recomienda hacer un vaciado de material de la pieza para reducir estos grosores, podemos utilizar distintos grosores de pared que pueden ir desde los .5mm hasta los 6mm, esto dependiendo de la función final de la pieza. 

Generación de estructuras lattices 

Cuando se quiere asegurar que se mantenga la integridad estructural de la pieza, se recomienda agregar estructuras lattices internas, estas se pueden generar automáticamente en distintos softwares que cuentan con esta herramienta, uno de los más potentes es Materialise Magics, en donde solo se definen ciertos parámetros y automáticamente se crea esta estructura. 

El resultado es una pieza más ligera, con menos material y sin perder la integridad estructural original de la pieza. 

En ambos escenarios de reducción de material, al general un ahuecamiento y debido al proceso de impresión a base de polvos, el polvo que no se fusionó queda atrapado dentro de la estructura por lo que, si se requiere extraer este polvo, se recomienda agregar algunos agujeros de drenado de no menos de 5mm de diámetro mínimo 2 agujeros, para poder extraer dicho material, los cuales se pueden tapar posteriormente si es necesario. 

Diseño generativo  

 El diseño generativo es un proceso que ha ido creciendo mucho en los últimos años de la mano de la manufactura aditiva, en este proceso, el cual es impulsado por inteligencia artificial, se obtienen distintas iteraciones de diseño y se genera una gama de soluciones para este en donde todas cumplen con un conjunto de restricciones definidas por el usuario. Como resultado se tienen un modelo CAD con reducción de masa y cumpliendo la misma función y en algunas ocasiones, mejor. La reducción de peso y costo de la pieza son las principales ventajas que se logran al pasar estas piezas al proceso de fabricación con impresión 3D. 

Consolidación de elementos. 

Una de las ventajas de la impresión 3D es la escaza existencia de restricciones de fabricación, al no tener estas limitantes como lo tienen procesos de maquinado CNC o inyección de plástico, se pueden generar geometrías muy complejas con ángulos y grosores que sería imposibles con métodos tradicionales de manufactura. 

Esto se puede aprovechar en los casos de piezas con muchos componentes individuales que la componen, unificando todos estos elementos en un mismo diseño, como lo vemos en el ejemplo a continuación: 

Seccionado y unión de piezas de grandes dimensiones. 

Toda tecnología de manufactura aditiva tiene una limitante en cuanto al tamaño de las piezas que puede fabricar en una sola parte, y las tecnologías de fusión de cama de polvos no son la excepción. 

La solución que se ofrece para estos casos es generar secciones de la pieza, imprimirlas por individual y unirlas posteriormente. Gracias a la rapidez de impresión, calidad de superficie y precisión dimensional de esta tecnología, podemos obtener piezas de grandes dimensiones en muy pocos días, en donde se utilizaron herramientas avanzadas de software para seccionar las partes, como lo es Materialise magics, eligiendo entre distintos tipos de corte y unión acordes a las características de la pieza. 

Para el pegado de las partes, se puede realizar con distintos tipos de adhesivos y si se requiere, con procesos de ultrasonido y grapas metálicas. 

Estos son algunos tips que pueden apoyar a cualquier persona que este considerando esta tecnología de impresión para fabricar partes, a conseguir mejores resultados y así poder escalar la utilización de este proceso de impresión. 

Afortunadamente en México existen proveedores de servicio que cuentan con equipos con este tipo de tecnología, con gran capacidad de fabricación suficiente para fabricar miles de partes en muy poco tiempo. 

Es recomendable acercarse a este tipo de empresas con amplia experiencia para comenzar a adentrarse en la utilización de este proceso de fabricación, empresas como Shift 3D Manufacturing cuentan con años de experiencia y personal certificado que te apoyarán a conseguir siempre una pieza exitosa. Revisa aquí nuestro blog “¿Invertir en soluciones de fabricación aditiva o acudir a un proveedor de servicios 3D?”