10 razones por las cuales la impresión en 3D para varios

materiales es mejor para el diseño y el desarrollo de su producto

Stratarsys Ltd. ________________________________________________________________________

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Introducción Basadas en su innovador uso de la tecnología de impresión de inyección, las impresoras 3D de Objet son los únicos dispositivos de manufactura de capa aditiva del mundo capaces de combinar diferentes materiales de impresión en 3D dentro de un único modelo de impresión en 3D. La tecnología de impresión en 3D de Objet también es la primera tecnología de impresión en 3D del mundo en ofrecer una selección de más de 120 materiales distintos de impresión en 3D que presentan propiedades que van del plástico rígido a similar al caucho, opaco a transparente y dureza ABS estándar a de nivel de ingeniería. Cuando hablamos de impresión en 3D en varios materiales, realmente nos referimos a varias características diferentes, que pretendemos categorizar y aclarar en este documento. También resumiremos los usos y las ventajas de esta tecnología de impresión en 3D única para empresas que utilizan una creación de prototipos rápida durante el diseño y el desarrollo de productos finales fabricados.

Inyección de material dual: la tecnología

La tecnología de impresión en 3D de Objet Connex funciona mediante la inyección de dos materiales Objet distintos. La tecnología puede funcionar con una mezcla de materiales rígidos y flexibles, diversos materiales transparentes y opacos, y materiales de diferente color. Cada material se canaliza a un sistema líquido dedicado. El sistema líquido está conectado al bloque de impresión de Objet, que contiene ocho cabezales de impresión. Cada cabezal incluye 96 boquillas, cada una de las cuales tiene un diámetro de 50 micrones. Cada material tiene dos cabezales de impresión designados que funcionan de forma sincronizada.

El bloque de impresión en 3D de Objet, que consiste de 8 cabezales de impresión: - Los cabezales 1 y 2 inyectan el material A

- Los cabezales 3 y 4 inyectan el material B

- Los cabezales 5 a 8 inyectan el material de soporte.

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Algunas palabras sobre los materiales de impresión 3D de Objet La gama de más de 120 materiales de impresión en 3D de Objet se basa en resinas de fotopolímero acrílico patentado. Estos materiales se inyectan como un líquido desde cartuchos sellados insertados en el equipo. Una vez que una capa de material se deposita en la "bandeja de construcción", es inmediatamente curada por una luz ultravioleta. La luz ultravioleta sigue el cabezal de impresión y convierte cada capa de material líquido en sólido. El material está inmediatamente listo para desarrollarse con capas sucesivas. Estos modelos completamente curados se pueden usar inmediatamente después de la impresión; una ventaja única en comparación con otras tecnologías y materiales de creación de prototipos rápida que requieren tratamientos de prosprocesamiento prolongados. La carga y descarga de los cartuchos de impresión es similar al proceso de instalación y extracción de los cartuchos de inyección desde una impresora con alimentación de papel.

10 ventajas de la inyección de material dual

Control de boquillas independiente La tecnología de impresión en 3D de Objet puede controlar cada boquilla en cada cabezal de impresión de forma independiente. Esto significa que las combinaciones preestablecidas de los materiales para modelos se pueden inyectar desde boquillas diseñadas para crear materiales nuevos, diferentes piezas materiales en un modelo, así como diferentes modelos de materiales que se imprimen de una vez. Aquí presentamos diez beneficios de esta inyección de material dual única en más detalle:

1. Fabricar materiales digitales compuestos Los materiales compuestos se han utilizado por muchos años. Se utilizan hoy en muchas industrias, incluida la industria de la construcción, los equipos deportivos y la fabricación de automóviles y aviones. Digital Materials™ de Objet son materiales compuestos multifase creados por el sistema de impresión en 3D de Objet Connex. La ventaja de Digital Materials es la capacidad de producir materiales compuestos nuevos con atributos que no se encuentran disponibles en los componentes individuales. Basada en esta tecnología de inyección de varios materiales, la familia Connex de impresoras 3D puede imprimir simultáneamente dos materiales de resina para crear 90 tipos diferentes de Materiales digitales. Al comenzar con 17 materiales

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listos para cartuchos, los usuarios de Objet Connex tienen la capacidad de elegir entre un total de 120 materiales diferentes y combinaciones de materiales compuestos. Los Digital Materials tienen propiedades mecánicas y físicas que se diferencian de los materiales principales basados en cartuchos. Este conjunto adicional de materiales mejora con las propiedades mecánicas disponibles a partir de los materiales existentes, lo que proporciona nuevos valores de fuerza de tracción, fuerza de flexión e impacto Izod. Los Materiales digitales similares al caucho permiten la selección precisa de nuevos valores "Shore A" para adaptarse a los propósitos específicos de aplicación del diseñador. Los Materiales digitales de Objet se generan al instante, basados en los materiales de dos cartuchos que están instalados en el sistema. El usuario realiza la selección del Material digital a través de software dedicado que determina los parámetros de inyección apropiados. Los materiales se crean automáticamente durante la impresión, sin la necesidad de aporte humano adicional.

2. Una receta para escalabilidad futura Se pueden derivar 90 Materiales digitales solo a partir de una pequeña cantidad de materiales principales. Por lo tanto, cada nuevo material adicional introducido abre decenas de nuevas opciones de "Materiales digitales". Con la tecnología de varios materiales de Objet, la gama potencial de combinaciones de Materiales digitales seguirá expandiéndose y crecerá exponencialmente.

3. Simular plásticos con propiedades de ingeniería Cuando el proceso de varios materiales de Objet combina materiales rígidos específicos con materiales flexibles específicos, el Material digital resultante puede ser más resistente que los componentes materiales individuales de los que se compone.

Aumento en la gama de materiales de Objet en el tiempo: con más de 100 materiales en 2012

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Un ejemplo de esto es el Material digital similar al ABS de Objet, que combina la dureza de un material y la resistencia a temperaturas de un segundo material para proporcionar un híbrido que puede simular plásticos de ingeniería de grado ABS. Con este material avanzado, los diseñadores, ingenieros y fabricantes pueden lograr una simulación funcional avanzada de sus productos finales proyectados sin temer una rotura fácil. Los ejemplos incluyen un taburete plegable capaz de soportar más de 100 kg de peso, clips y cierres funcionales que se pueden flexionar y tensar en

forma reiterada, llaves funcionales e incluso piezas de bicicleta funcionales que se pueden llevar directamente de la impresora 3D a las bicicletas en terreno.

4. Separar materiales diferentes dentro de un modelo consistente

Antes mencionamos el concepto de crear un material "nuevo" al combinar dos materiales en el proceso de inyección de Objet. Con esto puede, por supuesto, producir una pieza uniforme, fabricada con un color o rigidez consistentes. Forma en 3D en material transparente de

Objet con una mano negra suspendida en el interior

Taburete de tamaño completo impreso en 3D en Material

digital similar al ABS de Objet capaz de soportar hasta

100 kg

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Ahora podemos avanzar a la siguiente capacidad única de la tecnología de inyección de varios materiales de Objet: separar estos diversos materiales y Materiales digitales en un objeto único con impresión en 3D Gracias a las diferentes boquillas dentro del cabezal de impresión, las impresoras 3D de Objet Connex pueden crear selectivamente hasta 14 Materiales digitales basados en los dos cartuchos del equipo y luego depositar selectivamente cada uno de ellos en una parte diferente del modelo con límites materiales bien definidos. Esta capacidad de imprimir en 3D "partes mezcladas" elimina la necesidad de diseñar e imprimir piezas separadas con diferentes materiales y luego ensamblarlas en un proceso de posimpresión, como un pegamento. Gracias a esta capacidad, es posible simular formas altamente complejas, mezclas de tonos de colores y geometrías únicas que combinan diferentes elementos

materiales.

5. Separar diferentes modelos de materiales en la misma bandeja de impresión Con el fin de aumentar al máximo el rendimiento del sistema, Objet Connex tiene la capacidad de crear simultáneamente diferentes piezas de material en una sola bandeja. Esto puede mejorar la productividad para las empresas que requieren creación de prototipos de

alto volumen. El uso de esta característica aumenta la eficacia del

sistema, lo que permite la impresión simultánea de múltiples variedades de construcción. Esto permite a los diseñadores seleccionar rápidamente el modelo más apropiado.

6. Crear escalas de grises y tonos Una de las ventajas de utilizar más de un material

de modelo es la capacidad de crear escalas de grises y tonos. Por ejemplo, al usar materiales principales negro rígido y blanco rígido de Objet es posible combinarlos en diversos índices para crear escalas de grises diferentes.

Afeitadoras impresas simultáneamente en una sola tirada

de impresión. Cada afeitadora se compone de diferentes materiales

con diferentes propiedades mecánicas (rígidas y flexibles).

Prototipo de corsé impreso en 3D en tonos grises. Cortesía de Neri

Oxman.

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Crear escalas de grises y tonos hace que sea posible imprimir marcas y símbolos en un modelo, marcar áreas de interés deseadas e incluso agregar leyendas. Esta capacidad tiene un sinnúmero de aplicaciones, que van desde diseños artísticos hasta simulaciones funcionales de artículos ensamblados que, en la industria de consumo, generalmente, se fabrican a partir de distintas piezas de material que, luego, se ensamblan.

7. Simular tonos opacos con transparencia Popular en la industria médica, la línea Connex de impresoras 3D de varios materiales de Objet se usa para crear modelos exactos de partes del cuerpo en material transparente con las estructuras internas en combinaciones de tonos negros, blancos, azules o grises, de manera que sean visibles "bajo la piel". El mismo proceso nos permite congelar objetos o escribir dentro de envases similares al vidrio para la simulación precisa de artículos de consumo y aparatos electrónicos. En el mundo de la ingeniería mecánica, es posible usar el concepto de "opaco dentro de un modelo transparente" para resaltar la estructura interna de los objetos o simular áreas de carga (útil en el diseño de partes que cargan peso para proyectos de la industria automotriz, de defensa y arquitectónicos).

8. Modelado de inyección en series cortas más eficaz

Habitualmente, los moldes de inyección se crean a partir de herramientas de acero especial y se espera que resistan cientos de miles, o incluso millones, de ciclos de moldeado. Por eso, los moldes son muy costosos, y los costos asociados con su construcción aumentan significativamente con la complejidad de las piezas. La construcción de una herramienta es un proceso prolongado que puede tardar meses. Después de que la herramienta está lista, se prueba y, por lo general, se requieren correcciones adicionales. En algunos casos, antes de avanzar a los moldes de acero de la herramienta, se construye una herramienta de aluminio de preproducción con fines de validación. Si bien puede tardar menos tiempo en comparación con la producción de herramientas de acero, puede demorar varias semanas. La impresión en 3D de la herramienta en Material digital similar a ABS de Objet y su uso para el El Material digital similar a

ABS de Objet se utiliza como un moldeado de inyección en series cortas rápido y

económico.

Cabezal de ducha impreso en 3D en material transparente de Objet con Material digital interno color negro

similar al caucho de Objet (Shore 40). Cortesía de Ideal Standard CG

Germany.

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moldeado de inyección del plástico proyectado tiene varias ventajas, entre las que se incluyen:

• Obtener el prototipo real de forma anticipada en el proceso de diseño. • Obtener una producción de series pequeñas más económicas. • Obtener una validación más rápida del moldeado y la reducción del

tiempo para el moldeado final. • Reducir el plazo de comercialización de las piezas finales y reducir los

costos totales.

9. Combinar sobremoldeado de material rígido con material similar al caucho

Las impresoras 3D de Objet Connex simultáneamente imprimen piezas con diferentes propiedades mecánicas. Esta capacidad permite al usuario probar prototipos impresos en 3D que son muy cercanos a las piezas de producción, en términos de propiedades mecánicas y combinaciones de materiales, por ejemplo, sobremoldeado e inyección doble. Crear prototipos de esta forma ayuda en la selección de los materiales que se utilizarán en el producto final. Este proceso ahorra días de simulación y de preparación de moldes complejos y costosos para inyección doble. También elimina la necesidad de moldes de silicona y la preparación de diferentes materiales de producto final para prueba; la mayoría de las pruebas se pueden realizar antes con prototipos impresos en la noche en el sistema Objet Connex. Esta característica mejora la comunicación entre los diferentes grupos y los encargados de tomar decisiones de la empresa, como Investigación y desarrollo, clientes internos y externos, ingeniería, marketing, ventas y administración.

La capacidad de combinar materiales similares al caucho rígidos y flexibles es una necesidad real para aplicaciones que tienen un chasis rígido con áreas de material flexible para manijas o protección del mecanismo y que, por lo tanto, requieren un proceso de producción de inyección doble. Esta necesidad urgente existe en la mayoría de los productos actuales de las industrias de bienes de consumo y electrodomésticos, automotriz, de calzado y médica. Un teléfono celular con una carcasa rígida, teclas similares a caucho y piezas sobremoldeadas es un ejemplo de dicha aplicación. Otros ejemplos son una rueda de vehículo con su llanta de

caucho impresa completamente o una suela de zapato con sobremoldeado y dibujos similares al caucho.

Un dispositivo GPS con sobremoldeado, impreso en 3D en una sola tirada en la

impresora Objet Connex. Elimina la necesidad de proporcionar moldes de silicona separados y luego pegarlos.

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10. Combinar material de alta temperatura con material similar al caucho Combinar material de alta temperatura de Objet con materiales similares al caucho permite la formulación de piezas de alta temperatura con sobremoldeado. Por ejemplo, los sistemas de ventilación de los automóviles ahora se pueden imprimir en materiales de alta temperatura de Objet con bordes sobremoldeados similares al caucho para producir un ajuste preciso al aire para mover las paletas de apertura o cierre. Cuando se combinan para producir Materiales digitales, la combinación de materiales de alta temperatura y similares al caucho produce compuestos durables y resistentes a la temperatura, apropiados para una amplia gama de aplicaciones, como dispositivos médicos, de planificación de cirugías, piezas automotrices o modelos utilizados en ambientes de humedad alta.

Resumen La gama de materiales de Objet alcanza 123 materiales. 90 de ellos son "Materiales digitales" derivados de la mezcla compuesta de materiales Objet principales. Más que nunca antes, esta amplia gama de materiales permite a los diseñadores, ingenieros y fabricantes simular propiedades muy precisas de los materiales, que se asemejan mucho al producto final proyectado. Este avance coloca a los usuarios de Objet a la vanguardia de la fabricación aditiva y de la creación de prototipos rápida. Los diseñadores ahora pueden elegir entre materiales que van de sustancias rígidas a similares al caucho en términos de textura, plásticos de ingeniería estándar o de grado ABS en términos de resistencia y transparente a opaco en términos de claridad y tonos.

La impresora Connex 3D para varios materiales de Objet permite a los usuarios combinar hasta 14 de estos materiales al mismo tiempo dentro de un único modelo consistente. Objet Connex permite la impresión en 3D de prototipos que son muy cercanos a las piezas de producción en cuanto a propiedades mecánicas y combinaciones de materiales, por ejemplo, sobremoldeado.

La tecnología Objet Connex también permite a los diseñadores imprimir simultáneamente diferentes versiones de material de la misma pieza; piezas de materiales completamente diferentes en la misma bandeja; o moldes de inyección de tirada corta. Todo esto tiene como resultado ahorros de tiempo muy significativos y reduce el costo total de

Objet Connex350 con un modelo de impresión en 3D de varios materiales listo

para extraerse de la bandeja de construcción.

Distintos modelos impresos en 3D de varios materiales impresos al mismo tiempo en la

misma bandeja de construcción de Objet Connex

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desarrollo de los productos. A medida que Stratasys sigue aumentando exponencialmente la gama de materiales de Objet, estas nuevas posibilidades de creación de prototipos servirán para mejorar aún más el proceso de desarrollo de productos para prácticamente cada segmento de la industria en cada fase de la creación de prototipos, desde el concepto inicial de la forma, pasando por la prueba de ajuste, hasta la verificación funcional final.

Acerca del sistema de impresión en 3D para varios materiales Objet Connex La gama de impresoras 3D de varios materiales Objet Connex incluye Objet1000 con un volumen de construcción de 1000 x 800 x 500 mm (39.3×31.4×19.6 pulgadas), Objet Connex500™ con un volumen de construcción de 500 x 400 x 200 mm (19,7 x 15,7 x 7,9 pulgadas), Objet Connex350™ con un volumen de construcción de 350 x 350 x 200 mm (13,8 x 13,8 x 7,9 pulgadas) y Objet260 Connex™ con un volumen de construcción de 260 x 260 x 200 mm (10,02 x 10,02 x 7,9 pulgadas). La gama de impresoras 3D de Objet Connex ofrece tres modos de impresión: El modo de impresión de Material digital (DM) que opera a 12 mm por hora en capas de 30 micrones, lo que proporciona la capacidad de imprimir piezas fabricadas con varios materiales para modelos, incluidos Materiales digitales. El modo de impresión de Alta calidad (HQ) que construye piezas a 12 mm por hora en capas de 16 micrones (0,0006 pulgada). El modo de impresión de Alta velocidad (HS) que se ejecuta a 20 mm por hora en capas de 30 micrones (0,001 pulgada). Al imprimir 600 x 600 dpi en los ejes X e Y, Objet Connex permite la impresión de paredes delgadas de hasta 0,6 mm, finos detalles en todas las dimensiones y un acabado de superficie lisa, lo que asegura alta calidad para todas las piezas. La impresión en 3D altamente precisa, con una tolerancia máxima de 0,3 mm sobre modelos grandes asegura repetitividad y exactitud. Las impresoras 3D de Objet Connex admiten cuatro cartuchos sellados de material de 3,6 kg (7,9 lb), que permiten un funcionamiento desatendido por períodos prolongados. Los sistemas permiten la carga de 2 tipos de materiales de modelado diferentes al usar el modo de impresión de DM. Los nombres de la empresa y los productos son marcas registradas y son de propiedad de sus respectivos propietarios.

Sistema de impresión en 3D para varios materiales Objet Connex500

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