Las mejores impresoras 3D industriales
La impresión 3D ya no es sólo un concepto, hoy en día las empresas la usan para aumentar su competitividad. Cada vez más, el mercado está repleto de dispositivos, software y otros productos, por lo que moverse en este terreno puede resultar difícil. Por eso, vamos a ver algunas cosas que hay que tener en cuenta antes de invertir en una impresora industrial. Incluimos algunas de las tecnologías más frecuentes en impresión 3D industrial, con al menos una impresora 3D en cada categoría para que tenga una referencia para empezar a buscar.
La aparición de la impresión 3D
Los nuevos materiales, la automatización, la reducción de costes y la velocidad de los nuevos dispositivos han propiciado la adopción generalizada de la fabricación aditiva.
No hace mucho tiempo, la impresión 3D (3DP) o la fabricación aditiva (AM) se utilizaban casi exclusivamente para la creación de prototipos y se consideraban como un futuro factor de cambio. Pero tal ha sido el crecimiento de esta tecnología, que ya no es sólo una perspectiva apasionante, ni el próximo gran avance en la evolución de la industria. Los nuevos materiales, las posibilidades de automatización, la reducción de costes y la velocidad de los nuevos dispositivos han impulsado la adopción generalizada de la tecnología para la fabricación en sectores como el aeroespacial, el automovilístico, el sanitario, el dental o el de la joyería, entre muchos otros.
Un informe de Ernst & Young de 2019 reveló que una de cada dos empresas encuestadas esperaba fabricar productos mediante la fabricación aditiva para 2022. Había pruebas de ello mucho antes de que llegara el año. Un ejemplo emotivo es cómo, cuando las cadenas de distribución mundiales se vieron asoladas por la pandemia de Covid-19, muchos hospitales recurrieron a la impresión 3D local para cubrir las necesidades de EPI.
La impresión 3D es el futuro, y el futuro ya está aquí.
¿Por qué impresión en 3D?
La impresión 3D ofrece a las empresas ventajas considerables respecto a los procesos tradicionales, como el moldeo por inyección, el rectificado o el fresado CNC. Las impresoras 3D pueden crear objetos monolíticos de gran complejidad geométrica, pero que carecen de los puntos débiles estructurales típicos, como juntas y superficies de sellado, donde suelen producirse fugas o fallos mecánicos.
Las impresoras 3D pueden producir piezas complejas, sorteando las restricciones de diseño de los métodos tradicionales y ahorrando tiempo y gastos en herramientas, mecanizado y montaje.
Esta capacidad de producir piezas enteras también significa que las empresas pueden reducir el tiempo y los gastos que conllevan las herramientas, el mecanizado y otros procesos para ensamblar las piezas. Es decir, las impresoras 3D pueden producir artículos completamente personalizados sin muchas de las restricciones de diseño que dificultan los procesos de fabricación tradicionales, y sin los costes que conlleva la producción de series cortas o los derivados de los cambios de diseño de los productos.
Cómo moverse por el abarrotado mercado del sector 3D
A pesar de todos los avances logrados, el sector aún no está totalmente maduro. Hay muchos protagonistas que participan dentro del ámbito de la fabricación aditiva, y no dejan de innovar y de impulsar sus propios métodos en un mercado dinámico y en constante evolución. El resultado es una rica diversidad de tecnologías y materiales, pero también un sector muy fragmentado en el que puede resultar difícil moverse.
En este artículo queremos ofrecerte una perspectiva con más información si estás pensando en invertir en una solución de fabricación aditiva. En primer lugar, analizaremos una serie de aspectos que hay que tener en cuenta a la hora de elegir, y después exploraremos los diferentes tipos de tecnologías que predominan en la impresión 3D industrial. Nombraremos al menos un dispositivo de cada categoría y analizaremos sus características, incluyendo aspectos como la capacidad, la precisión y las propiedades de los materiales.
PUNTO CLAVE
La fabricación aditiva ha crecido con rapidez hasta convertirse en una actividad esencial para la industria. Pero este rápido crecimiento ha dado lugar a un mercado segmentado que puede resultar bastante difícil de abordar.
¿Comprar o no comprar?
Hay varias cosas que hay que tener en cuenta antes de invertir en impresoras 3D industriales:
¿Cuál será la función de la nueva impresora 3D en tu negocio?
No existe una impresora 3D que sirva para todo. Por eso, ante la variedad de opciones de impresión 3D, es importante decidir exactamente lo que se quiere conseguir con esta tecnología y, a continuación, calcular la rentabilidad de la inversión. Por lo general, todo depende de la variedad de materiales o compuestos con los que se desea imprimir, de las propiedades mecánicas que se desean obtener de las impresiones finales y de si se pueden satisfacer las necesidades con un solo dispositivo.
¿Estás preparado para aplicar una estrategia interna de fabricación aditiva?
Puede que a tu empresa le convenga subcontratar servicios de impresión 3D en lugar de invertir en una impresora 3D industrial propia. Si la mayoría de las piezas que necesita imprimir en 3D pueden hacerse con una sola impresora, comprar dispositivos optimizados para este fin es una decisión sensata. Sólo tendrás que asegurarte de que el tamaño de impresión es el adecuado para tus necesidades, que las propiedades del material -dureza, elasticidad, extensibilidad, etc.- son las indicadas para tus impresiones, y que tienes la infraestructura necesaria (suministro eléctrico, espacio en el suelo, ventilación, etc.) para instalar la impresora 3D que elijas.
Sin embargo, si en tus exigencias de impresión 3D el material y las características de rendimiento varían, puede que te convenga subcontratar los servicios de impresión 3D y limitarte a imprimir esas piezas bajo demanda. También podrías hacer una combinación de ambas cosas, realizando las aplicaciones más comunes internamente y subcontratando el resto.
¿Cuánto costará el funcionamiento de las impresoras?
Una vez que hayas decidido qué tecnología se adapta a tus necesidades, también debes analizar el coste total de propiedad de los dispositivos. Aparte del coste de adquisición del dispositivo, hay que pensar en qué suministros de impresión hacen falta, su coste y disponibilidad, y hasta qué punto los materiales son reutilizables. También puede haber costes de funcionamiento adicionales, como el equipo de seguridad, la infraestructura adicional, la ventilación y la fontanería, y los requisitos de procesamiento que exigirán tiempo y mano de obra. Además, ¿requieren estas impresoras conocimientos especializados o podrá utilizarlas el personal actual? Es posible que, a la larga, los gastos generales asociados sean prohibitivos para implantar esta tecnología a gran escala.
PUNTO CLAVE
El coste total de propiedad de una impresora 3D industrial puede ser muy elevado. Antes de dar el salto, analiza las alternativas y asegúrate de que es la mejor opción. Puede que sea mejor subcontratar servicios de impresión 3D.
Impresoras 3D industriales según el tipo
Los métodos industriales de impresión 3D de metales más utilizados se basan en la fusión selectiva por láser (SLM). Algunas tecnologías utilizan en cambio la sinterización, un proceso muy similar a la fusión, salvo que el material se presuriza y se calienta a una temperatura suficiente para solidificarlo, pero sin llegar a fundirlo. El proceso podría resumirse así:
El software corta un modelo 3D en capas 2D que la impresora 3D utiliza para construir la impresión final. Se esparce un polvo especial por la superficie del banco de impresión 3D y un rayo láser funde o sinteriza (según la tecnología) cada capa de la pieza 3D.
Cuando se completa una capa, se baja ligeramente la bancada de impresión y un sistema de recubrimiento extiende una nueva capa de polvo sobre la placa base. Se repite el proceso de fusión o sinterización con el rayo láser, y la nueva capa se adhiere a la de abajo.
La mayoría de las impresoras de metal utilizan un láser o un rayo de electrones para sinterizar o fundir capas de polvo hasta formar un objeto 3D completo.
En las impresoras de fusión por lecho de polvo con haz de electrones (EBM), el proceso es similar, pero en vez de un rayo láser, se utiliza un haz de electrones para fundir (no sinterizar) el polvo. Se trata de un proceso más rápido, pero que implica menor precisión.
El proceso de impresión consiste en fundir o sinterizar cada capa, bajar el lecho de polvo y repetir el proceso hasta formar el objeto completo.
Impresoras de fusión selectiva por láser (SLM)
EOS M400
Las impresoras DMLS de EOS tienen una velocidad de hasta 7,0 m/s y cuentan con un catálogo de materiales que incluye aleaciones de níquel para aplicaciones de alta temperatura.
EOS, fabricante alemán, cuenta con una impresora de sinterización directa de metales (DMLS) de gama alta que se presenta en dos versiones. Puedes elegir la EOS M400, que cuenta con un láser de 1.000 vatios, o puedes optar por la EOS M400-4, que utiliza cuatro láseres de 400 vatios en un sistema diseñado para mejorar la fusión y la fusión del polvo y para mejorar el acabado de la superficie de las impresiones.
Ambas opciones cuentan con un volumen de fabricación de 400 × 400 × 400 mm, que es más que suficiente para la mayoría de las aplicaciones industriales. Ambas son capaces de alcanzar velocidades de escaneo de hasta 7,0 m/s. El M400 tiene un diámetro de enfoque de aproximadamente 90 micras, mientras que el del M400-4 es ligeramente superior, de aproximadamente 100 micras.
EOS ofrece todo un catálogo de materiales para utilizar en sus dispositivos. Entre ellos se cuentan aleaciones de níquel para aplicaciones de alta temperatura, una aleación de tungsteno puro para su uso en dispositivos de imagen como los utilizados en medicina, cobre para intercambiadores de calor, metales preciosos y otras aleaciones de alto rendimiento utilizadas en multitud de sectores.
EOS también dispone de un set de aplicaciones de software para crear y ajustar los parámetros de fabricación de los datos CAD, supervisar la producción y ofrecer un panel de control para supervisar todo el parque de máquinas, así como enviar notificaciones sobre los trabajos de impresión y el estado de las impresoras.
La aplicación EOSPrint 2 está diseñada para ayudarte a optimizar los aspectos relacionados con la impresión, como la velocidad, la calidad de la superficie y otros parámetros necesarios para que la impresión sea perfecta.
EOS también dispone de soluciones especiales complementarias como EOState Monitoring, para el control de calidad, EOSConnect Core, para la conectividad con capacidad IoT, y EOSConnect MachinePark, con la que puede supervisar toda su red de impresoras EOS.
DMP Factory 500
Las soluciones de impresión directa de metales de 3D Systems constan de cinco módulos que realizan tareas simultáneas para reducir los tiempos de espera y aumentar la eficiencia.
La Factory 500 de 3D Systems, presentada como revolucionaria en el mundo de la fabricación aditiva, es otra propuesta interesante en lo que respecta a impresoras 3D de metal. Es modular y está diseñada para que las empresas puedan elegir la configuración que más se ajuste a sus necesidades.
Este sistema modular permite el funcionamiento simultáneo de varios procesos, a diferencia de un sistema no modular, en el que hay que esperar a que se complete un trabajo de impresión para iniciar otro. Así, la impresión, el despaletizado, el reciclaje de material y la preparación de un nuevo trabajo se pueden llevar a cabo simultáneamente, lo que reduce considerablemente los tiempos de espera y los costes asociados, y aumenta la eficiencia.
El sistema consta de cinco módulos que cumplen tareas específicas:
Cuenta con un módulo de impresión (PTM), un módulo de gestión del polvo (PMM) que despolvorea las piezas y recicla el polvo no utilizado, un módulo de impresión extraíble (RPM) que sella la plataforma de construcción y el polvo de la atmósfera y puede moverse entre la impresora y los módulos de gestión del polvo, un módulo de transporte (TRM) para mover los módulos de impresión extraíbles entre los módulos de impresión y los módulos de gestión del polvo, y un módulo de aparcamiento (PAM) para el almacenamiento temporal de los módulos de impresión extraíbles entre las etapas del trabajo de impresión..
La Factory 500 tiene un volumen de fabricación de hasta 500 × 500 × 500 mm, por lo que es considerablemente más grande que la EOS M400, y también tiene tres láseres de 500 vatios.
En cuanto al software, 3D Systems incluye 3DXpert, que cuenta con una serie de herramientas que facilitan todo el proceso de impresión 3D, desde el diseño hasta el procesamiento. El software cuenta con todas las funciones que se esperan en un dispositivo de este precio. Puede configurar las placas de impresión, generar estructuras de soporte, ajustar los parámetros de impresión y observar los parámetros de tensión térmica mediante la función de simulación de construcción para poder realizar los ajustes necesarios antes de la impresión real.
LASERTEC 6600 DED híbrida
Los dispositivos de DMG Mori pueden hacer tanto la fabricación aditiva como la sustractiva en el mismo dispositivo.
DMG Mori ofrece una gama de dispositivos híbridos capaces de realizar tanto la fabricación aditiva como la sustractiva. Estas máquinas son capaces de realizar tanto la soldadura como el fresado en un solo dispositivo, lo que permite tanto la fabricación como la reparación de piezas metálicas.
La máquina híbrida DED 6600 de LASERTEC es uno de sus dispositivos principales. Se basa en lo que era un centro de mecanizado, el NT6600 DCG. DMG Mori lo equipó con una unidad de fabricación aditiva (AM), que utiliza la deposición de energía dirigida, un proceso que emplea un láser para fusionar capas de polvo metálico.
La LASERTEC 6600 DED híbrida tiene un volumen de producción de 1.040 × 610 × 3.890 mm, y es ideal para crear prototipos, producir bajos volúmenes de piezas con formas complejas.
P-50
Desktop Metal también cuenta con el P-50, un sistema que permite acelerar el proceso de impresión 3D en metal, según las estimaciones de Desktop Metal, hasta 100 veces más rápida que algunas tecnologías de fusión de lecho de polvo por láser. Esto ayuda a reducir el coste por pieza hasta niveles competitivos con las técnicas de producción tradicionales.
La P-50 emplea una tecnología denominadaSingle Pass Jetting. Tiene un volumen de construcción de 490 × 380 × 260 mm, soporta la impresión bidireccional y tiene una barra de impresión de 1.200 dpi.
PUNTO CLAVE
Dos de los grandes fabricantes para la fabricación aditiva, 3D Systems y EOS, tienen impresionantes alternativas si lo que busca es una impresora de metal SLM. Sin embargo, otras tecnologías como el revestimiento por láser y elSingle Pass Jettingson propuestas interesantes en función del cometido.
Impresoras de Sinterizado Láser Selectivo (SLS)
EOS P810
La P810 fabrica piezas resistentes a las llamas y a los rayos UV. Está dirigida específicamente al sector aeroespacial.
La P810 es una impresora SLS de doble láser que EOS ha diseñado en colaboración con Boeing. Esta impresora está diseñada para trabajar únicamente con un material denominado HT-23, lo que la convierte en una solución muy específica destinada a responder a las demandas de la industria de piezas de alto rendimiento en el sector aeroespacial, aunque también se puede usar en otros sectores.
El HT-23 es un material que tiene un 23% de fibra de carbono, es resistente a las llamas y a los rayos UV, y cumple las normas FAR 25.853 y EN 45545 de las industrias aeroespacial y de la movilidad, respectivamente. Esto significa que la P810 puede fabricar impresiones ligeras y de alta resistencia que pueden soportar altas temperaturas. Podrían utilizarse como alternativas a las piezas laminadas de fibra de carbono, y también pueden sustituir a las piezas de aluminio.
La P810 tiene un volumen de producción de 700 × 380 × 380 mm, utiliza dos láseres de 70 vatios, tiene una tasa de refresco del 40% para su material y tiene una tasa de producción de 2,7 l/h con una densidad de empaquetado del 5%, factores que ayudan a reducir el tiempo de producción y el coste por pieza.
HT1001P
La HT1001P de Farsoon tiene un diseño modular que incluye estaciones de carga, fabricación, refrigeración y separación para apoyar la producción continua y minimizar el tiempo de inactividad.
La HT1001P es un sistema de sinterización láser de polímeros desarrollado por Farsoon Technologies. Farsoon lo denomina sistema CAMS (Continuous Additive Manufacturing Solution). Tiene un diseño modular que incluye estaciones de carga, construcción, refrigeración y separación. HT1001P se ha diseñado para permitir la fabricación continua en ciclos con un tiempo de inactividad mínimo entre construcciones, y para ser una solución fácil de automatizar y de integrar con las instalaciones existentes.
La HT1001P tiene un volumen de fabricación de 1.000 × 500 × 450 mm, un sistema dual de láseres de 100 vatios que puede soportar una velocidad de escaneo de hasta 15,2 m/s, y un sistema de manipulación de polvo de bucle cerrado que devuelve automáticamente el polvo no utilizado al suministro.
El sistema está respaldado por los programas informáticos BuildStar y MakeStar, propiedad de la empresa, que, según señalan, ofrecen varias funciones, como la apertura de los parámetros clave de la máquina, la modificación de los parámetros de construcción en tiempo real, la visualización tridimensional y funciones de diagnóstico.
Impresoras por estereolitografía (SLA)
ProX 950
ProX 950 es una impresora SLA de gran formato que es perfecta para fabricar objetos grandes con muy buenos acabados superficiales.
Las impresoras SLA son conocidas por la calidad de su acabado superficial. También son muy precisas y suelen trabajar con una amplia gama de materiales plásticos. Otra ventaja es que son capaces de producir grandes volúmenes. Al haber sido pioneros en esta tecnología, es lógico que 3D Systems cuente con el dispositivo que mejor demuestra estas cualidades.
La ProX 950 es una impresora SLA de gran formato con un impresionante volumen de producción de 1.500 × 750 × 550 mm. Esto significa que es capaz de imprimir, por ejemplo, el salpicadero de un coche en un solo paso. La impresora trabaja con varias resinas que ofrecen diferentes propiedades mecánicas.
En cuanto al software, el pack de software propio de 3D Sprint está diseñado para dar soporte a todo el proceso, desde los datos CAD hasta la impresión 3D final. Cuenta con opciones para preparar los datos CAD y poligonales, y también para gestionar el proceso de impresión 3D no sólo para las impresoras SLA, sino también para las impresoras de 3D Systems que utilizan otras tecnologías - CJP, DLP, MJP y SLS.
Impresoras de procesamiento digital de la luz (DLP)
Impresoras Figure 4
Básicamente un conjunto de impresoras autónomas DLP más pequeñas, la Figure 4 Production está diseñada para suministrar grandes volúmenes de piezas pequeñas.
La Figure 4 Production de 3D Systems es una impresora DLP industrial diseñada para optimizar el rendimiento de la fabricación. La DLP es una tecnología similar a la SLA. Se diferencia en que utiliza un proyector para curar toda una capa de resina, en lugar de un único haz de luz.
Según su página web, Figure 4 Production puede producir más de un millón de piezas al año utilizando una amplia gama de materiales industriales, dentales y personalizados. Tiene un volumen de impresión de 124,8 × 70,2 × 346 mm, por lo que es básicamente un conjunto de impresoras DLP independientes más pequeñas.
La Figure 4 Production es una buena opción si quieres aumentar la producción de piezas pequeñas. No es una impresora 3D de gran formato como, por ejemplo, la ProX 950. Como dice el fabricante, la plataforma funciona bien para la reedición rápida de productos, la personalización en masa, la fabricación de puentes y la producción de bajo volumen.
Como la ProX 950, Figure 4 Production usa el software 3D Sprint, propiedad de la empresa, para la preparación y producción de archivos, con posibilidad de integración en la nube mediante 3D Connect.
Producción de interfaz líquida continua (CLIP)
Otra tecnología basada en la resina que vale la pena considerar es la Producción de Interfaz Líquida Continua (CLIP). Esta tecnología, patentada por Carbon, se basa en la síntesis digital de luz. El proceso utiliza la proyección digital de la luz y la óptica permeable al oxígeno para producir rápidamente piezas duraderas con las propiedades mecánicas, la resolución y el acabado superficial propios de la impresión en resina.
La L1 de Carbon es una impresora 3D de gran formato con un volumen de fabricación de 400 × 250 × 460 mm. Carbon dispone de una gama de materiales que ofrecen diferentes propiedades, desde una gran elasticidad hasta biocompatibilidad, resistencia al calor y alta solidez. Esta versatilidad, unida a su capacidad para producir grandes volúmenes, la convierte en una opción atractiva para marcas internacionales como Adidas.
PUNTO CLAVE
Como pionera en la impresión SLA, 3D Systems es, sin duda, una marca líder en cuanto a impresoras 3D, que utilizan variantes de la tecnología basada en la resina, como la DLP. Para la producción de grandes volúmenes de piezas resistentes para uso final, también merece la pena echar un vistazo a la innovadora impresora 3D L1 de Carbon.
Impresoras MultiJet (MJP)
Serie ProJet MJP 2500
Las impresoras ProJet de la serie MJP 2500 (MJP 2500W, 2500 y 2500 Plus) trabajan con diferentes materiales para imprimir modelos de cera, plásticos rígidos y de ingeniería.
En el sector de la fabricación aditiva, 3D Systems vuelve a destacar en otra categoría de escáner 3D. La impresión MultiJet es un proceso de impresión por chorro de tinta que emplea cabezales de impresión para depositar una serie de materiales de impresión, como resinas o cera de colada, en una plataforma de fabricación. Cada capa se cura con una lámpara UV montada en el cabezal de impresión que se mueve por la plataforma y cura el material de forma selectiva.
Las impresoras de la serie ProJet MJP 2500 (MJP 2500W, 2500 y 2500 Plus) funcionan con diferentes materiales para imprimir patrones de cera, ingeniería y plásticos rígidos. Las impresoras tienen un volumen de impresión de 294 × 211 × 144 mm, por lo que son perfectas para aplicaciones de joyería y odontología.
Al igual que otros productos de 3D Systems, estas impresoras usan el software 3D Sprint, propiedad de la empresa, para preparar los archivos, y 3D Connect para la integración en la nube.
Impresoras de color
J55 Prime
La J55 Prime puede hacer más de 640.000 combinaciones únicas, incluso con colores Pantone validados.
Stratasys es la última categoría de impresoras 3D industriales: impresoras de color. Estas impresoras no suelen fabricar piezas con la resistencia necesaria para las aplicaciones de ingeniería, por lo que se utilizan más bien para la enseñanza, juguetes y prototipos en color. No obstante, su capacidad para producir impresiones a todo color, con materiales rígidos o transparentes, superficies flexibles elásticas o ABS digital, las convierten en una interesante opción para el prototipado funcional.
La J55 Prime tiene un volumen de impresión de 140 × 200 × 187mm. Está equipada con cinco conductos de material con un cabezal de impresión fijo con una plataforma de construcción giratoria. Según Stratasys, puede crear más de 640.000 combinaciones únicas, incluso colores validados por Pantone, en un proceso silencioso y sin olores.
En cuanto al software, Stratasys tiene GrabCAD Print. El software tiene funciones que facilitan todo el proceso de impresión, desde el diseño CAD o el renderizado, hasta la impresión 3D. GrabCAD Print es compatible con los formatos de archivo más habituales, como 3MF, OBJ, STP y muchos otros. Los formatos a los que puede exportar incluyen archivos STEP (.stp), IGES (.igs), STL (.stl), ACIS (.sat), JT (.jt) y VRML (.wrl).
Serie ProJet CJP X60
La ProJet 860Pro es una impresora 3D completamente CMYK con varios cabezales de impresión que pueden imprimir una gran variedad de colores y degradados.
La serie X60 de 3D Systems propone una gama de impresoras 3D en color capaces de generar impresiones de alta calidad en una impresionante gama de colores. Estas impresoras son ideales para empresas de diferentes tamaños y sectores. Pueden utilizar estos dispositivos las instituciones educativas, los estudios de arquitectura, fabricantes de bienes de consumo y empresas de medios de comunicación y entretenimiento para, por ejemplo, crear modelos educativos, o construir prototipos que muestren la intención del diseño, así como para enseñar a los clientes el aspecto final de una pieza.
La ProJet 860Pro es una impresora 3D completamente CMYK con un volumen de impresión de 508 × 381 × 229 mm. Dispone de varios cabezales de impresión, puede imprimir una impresionante gama de colores, incluidos los degradados, y puede anidar piezas tanto horizontal como verticalmente.
Conclusión
La fabricación aditiva, considerada en su día una tecnología del futuro, ya está aquí. Los beneficios que ofrece se demuestran a diario en muchos procesos industriales de diferentes sectores. Sin embargo, el sector de la fabricación aditiva sigue muy fragmentada, lo que lo hace difícil de explorar. Si decides invertir en una impresora 3D industrial, primero debes asegurarte de que es la solución más adecuada para tus necesidades. Una vez tomada la decisión, tenemos varias opciones basadas en diferentes tecnologías.
