TextileToday Bangladesh

Md. Akhtarujjaman
Publicado en Abril 28, 2021 2:56:36 pm

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es un proceso de desarrollo de objetos mediante la adición de capa tras capa de materiales utilizando una impresora 3D. Con el desarrollo sucesivo de esta tecnología a lo largo del tiempo, su área de aplicación también se está expandiendo día a día. Su aplicación está creciendo en industrias como aeroespacial, automóviles, electrónica, construcción de edificios, textiles, etc. rápidamente con el ritmo de innovación en esta industria.

Figura 1: Impresora 3D.

La fabricación eficiente y rentable es un factor importante detrás del desarrollo de varias tecnologías de impresión 3D para estas industrias. Científicos, diseñadores e ingenieros están trabajando continuamente en varios proyectos para desarrollar productos textiles impresos en 3D.

Incluso, se predice que el futuro de la industria textil y de la moda tendrá un cambio extenso debido a esta tecnología. Por lo tanto, echemos un vistazo a los principios básicos de la impresión 3D.

Hay siete categorías principales de impresión 3D, según la Norma ASTM F2792. Estas categorías se basan en los principios de trabajo de diferentes técnicas de impresión 3D. Chorro de aglutinante, deposición de energía dirigida, extrusión de material, chorro de material, fusión de lecho de polvo, laminación de láminas y fotopolimerización de cuba son estas siete categorías.

Figura 2: Un vestido estampado en 3D. Cortesía: Danit Peleg

Estas categorías principales también tienen varios derivados como, proceso de luz digital (DLP), estereolitografía (SL), sinterización láser selectiva (SLS), sinterización láser directa (DLS), modelado de deposición fusionado (FDM), fusión multi-chorro, chorro poli, fusión de haz de electrones que son muy conocidos en el mercado.

En conjunto, estas técnicas son los principales mecanismos para más de 1500 máquinas 3DP industriales que están disponibles en el mercado actual en todo el mundo. Los tecnólogos han manifestado diferentes conceptos de tecnologías 3DP para aplicaciones específicas en diversas industrias.

Estas categorías ayudan a los fabricantes a elegir la técnica más adecuada según sus materiales y objetos.

Figura 3: Las siete categorías principales de impresión 3D.

1. Chorro de aglutinante: Este sistema de impresión se basa en polvos, como su nombre indica, un aglutinante químico se lanza sobre el polvo de propagación del material para formar una capa del objeto. El objeto se crea haciendo una capa en la parte superior de otra capa por este proceso. El sintering se realiza para consolidar la estructura después de su forma. Este método puede imprimir una amplia gama de metales poliméricos, compuestos y materiales cerámicos. Hemihidrato de sulfato de calcio, metacrilato de poli-metilo (PMM), bronce, Inconel 625, alúmina, sílice y dióxido de titanio son algunos de los materiales comunes, se pueden imprimir con esta categoría. Las gamas de materiales de selección más amplias disponibles, el modelado a temperatura ambiente, la producción comparativamente más rápida que otros procesos de impresión 3D y la posibilidad de hacer lodos con cargas de sólidos más altas son algunas de las ventajas del aglutinante-chorro. Por otro lado, el requisito de procesamiento en varios pasos, menor densidad relativa y mayor rugosidad superficial son algunos de los inconvenientes de este proceso.

Figura 4: Ilustración del embarcadero de aglutinante.

2. Deposición directa de energía: En esta categoría, la creación de objetos se realiza fundiendo el material (más utilizado para metales como titanio, aluminio, acero inoxidable o cobre) en polvo o como un alambre con una fuente de energía enfocada ya que está depositado por una boquilla en una superficie. Aunque se prefiere utilizar el proceso para metales e híbridos a base de metales, también se puede utilizar con cerámica, en forma de polvo o alambre por fusión con una fuente de energía enfocada, como haces láser, haces de electrones y arcos. La deposición directa de metales (DMD), la fabricación aditiva de alambre y arco (WAAM), el modelado de red con ingeniería láser (LENS) son varios derivados de esta categoría.

Figura 5: Ilustración de la deposición directa de energía.

3. Extrusión metálica: Esta es una forma de fabricación aditiva en la que un sustrato termoplástico-filamento/compuesto se extruye a través de una boquilla de impresión y que se deposita capa tras capa en una superficie para crear un objeto estructurado 3D. Su capacidad para ofrecer el potencial de reducir el costo y el tiempo y la posibilidad de crear estructuras complejas lo han hecho ampliamente utilizado en una variedad de industrias como aeroespacial, arquitectura, automóviles y dispositivos médicos. Modelado de deposición fusionada (FDM), Robocasting, Modelado multirresjet (MJM) son algunos métodos 3DP son la derivada de esta categoría. En este proceso se pueden imprimir polímeros termoplásticos, compuestos, polímeros altamente rellenos con metal/cerámica y tintas altamente rellenas con polvo metálico/cerámico.

Figura 6: Ilustración de extrusión metálica.

4. Chorro de material: En esta categoría, los objetos se fabrican depositando gotas de fotopolímeros líquidos a través de cabezales de impresión y curando los fotopolímeros depositados con diversas fuentes de energía, como lámparas ultravioletas. Una estructura 3D se desarrolla por capa tras capa deposición y curado de fotopolímeros líquidos. Los fotopolímeros se pueden depositar en la superficie siguiendo tres técnicas diferentes, se trata de inyección de tinta continua, inyección de tinta gota a demanda (DOD) y impresión 3D Poly-Jet. Un gran número de polímeros fotocurables y compuestos se pueden imprimir en este tipo de impresión 3D.

Figura 7: Ilustración del chorro de material.

5. Fusión del lecho en polvo: Un objeto se crea fusionando o fundiendo una capa de polvo del material de impresión junto con un haz de electrones o un láser. A continuación, se coloca otra capa de polvo sobre esa capa y se repite el proceso de fusión o fusión. De esta manera, las capas se construyen una sobre otra para hacer la estructura definitiva del objeto. Estas técnicas se pueden utilizar para polímeros, cerámicas y metales. El sinterización láser de metal directo (DMLS), el sintering/fusión láser selectivo (SLS/SLM), el derretimiento del haz de electrones (EBM), son las técnicas incluidas en esta categoría.

Figura 8: Ilustración de la fusión del lecho de polvo.

6. Laminación de hojas: Los procesos de esta categoría se acumulan y, a continuación, unen las hojas de materiales para producir un objeto de la forma deseada. Los materiales se alimentan en forma de hojas continuas que generalmente se enrolla alrededor de un carrete. Durante la impresión, las hojas se extraen sobre una plataforma de construcción y se adjuntan a las hojas anteriores. Por último, se utiliza un cortador láser o un cuchillo para cortar las líneas de contorno en la sección transversal del objeto impreso. La fabricación de aditivos por ultrasonido (UAM) y la fabricación de objetos laminados (LOM) son los derivados de esta categoría de impresión 3D. Polímeros, metales, cerámica, fibras de vidrio, compuestos, etc. se pueden imprimir en este proceso.

Figura 9: Ilustración de laminación de hojas.

7. Fotopolimerización del iva: Las capas de polímero fotorreactivo líquido (conocido como fotopolímero), colocados en una cuba se curan utilizando rayos láser, luz/ ultravioleta (UV) según la forma requerida de un objeto. Tanto los fotopolímeros como la cerámica se pueden utilizar para fabricar objetos en este proceso. La cerámica se utiliza en forma de polvo mezclada con resina foto-polimérica. La polimerización es estereolitografía (SL), y las
tecnologías de impresión 3D de procesamiento de luz digital (DLP) son los derivados de esta categoría.

Figura 10: Ilustración de la fotopolímerización del iva.

Estos son los principios básicos de las tecnologías de impresión 3D hasta ahora. Una gran cantidad de proyectos de investigación están en curso para desarrollar productos textiles y de ropa mediante la impresión 3D. Y los ingenieros textiles tienen la oportunidad de desempeñar un papel importante en la transformación de la fabricación textil y de prendas de vestir.