Sinterizado selectivo por láser
Su clase magistral en diseño y desarrollo de productos.
Insight: Sinterizado selectivo por láser: piezas totalmente funcionales con SLS
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26.06.2020
Hola, bienvenido al vídeo de Insight de esta semana.
Hoy hablaré de una de las tecnologías más útiles para el prototipado rápido y la producción a pequeña escala de piezas de plástico.
Se trata de un tipo de impresión 3D denominado «sinterizado selectivo por láser» o SLS.
El sinterizado aplica calor y/o presión para fusionar trozos de metal, cerámica y polímeros en una masa sólida.
El proceso no es nada nuevo, la naturaleza ha estado fusionando materiales sedimentarios en pizarra y cuarcita durante eones. La naturaleza puede tardar millones de años porque no tiene ninguna prisa, pero supongo que tú necesitas los prototipos o piezas en un plazo un poco más razonable.
Estás de suerte, con el SLS podrás crear prototipos o piezas en menos de 7 días.
A diferencia de la naturaleza, el SLS utiliza un láser de CO2 controlado por ordenador para «dibujar» capas de un modelo CAD en un lecho de material para construir la pieza. Este sistema fusiona partículas del material de tamaño micrométrico para ir creando las capas una a una.
Es un sistema fantástico porque no necesita estructuras de apoyo y crea piezas totalmente funcionales. Es la única tecnología de impresión 3D que permite crear bisagras flexibles duraderas y montajes a presión.
Esto la convierte en una excelente opción para crear prototipos de productos que se acaben fabricando mediante moldeo por inyección, o incluso como una alternativa para producir a pequeña escala.
Sin embargo, tiene algunas limitaciones y no siempre es adecuada. Por un lado, solo se pueden fabricar piezas de SLS en nailon, pero el nailon es un polímero bastante versátil con una amplia gama de aplicaciones.
El material de nailon que elijas dependerá de lo que quieras que haga la pieza.
Veamos un ejemplo. PA 850 Black, que es similar a un nailon 11 sin relleno, es un bioplástico resistente ideal para fabricar piezas que necesitan una bisagra flexible, como la tapa de un bote de pastillas. Presenta uno de los umbrales más elevados de elongación en la rotura de toda la gama de materiales de nailon.
Como su nombre indica, es negro, y también produce un acabado superficial liso, reproduce los detalles en la pieza de forma óptima y es muy resistente a los productos químicos y a la absorción de agua. Esto lo hace adecuado para productos tan diversos como conductos de combustible, catéteres, zapatillas de tenis y conectores eléctricos.
Por supuesto, existen muchos otros materiales de nailon y podría aburrirte con sus propiedades, pero si hablas con tu proveedor seguro que te ayudará a elegir el material más apropiado.
Pero seleccionar el material adecuado no es suficiente para diseñar una pieza de forma óptima. Para que sea de buena calidad, también tenemos que controlar las ondulaciones durante la construcción y el alabeo posterior.
En gran medida, el proveedor es el que puede controlar que esto no ocurra, así que pregúntales cómo lo harán. Un sistema que utilizan los técnicos es inclinar ligeramente las piezas en la cámara de fabricación. Esto puede generar un ligero escalonado y un acabado algo áspero, pero nos ocuparemos de ese tema en unos instantes.
Muchas de las reglas de diseño que usamos para el moldeo por inyección también se aplican al SLS. Esto lo convierte en una gran alternativa para crear prototipos que se acabarán fabricando mediante moldeo por inyección.
Así pues, ¿qué debes tener en cuenta al hacer el diseño en CAD? Cosas como añadir salientes elevados en los agujeros y puntales de soporte, además de evitar las secciones transversales gruesas. Otros puntos a tener en cuenta:
Añade radios de esquina en la intersección de las paredes para reducir la tensión.
Crea paredes con un espesor uniforme. Recomendamos que el espesor sea de entre 1,5 y 3,8 mm para reducir las ondulaciones durante la construcción y el alabeo.
Y hablando de alabeo, piensa en la posibilidad de añadir nervaduras de soporte, sobre todo en superficies planas extensas.
Si estás haciendo un prototipo de una pieza que incluirá piezas sobremoldeadas o insertos roscados, no te desesperes porque en las piezas fabricadas con SLS se pueden hacer algo similar usando insertos termosoldables mediante un proceso secundario.
¿Recuerdas que mencioné que el acabado del SLS puede ser un poco más áspero que el de otras tecnologías de fabricación aditiva?
Francamente, no es algo de lo que debas preocuparte demasiado. Para la mayoría de los prototipos funcionales no será un problema, y seguro que tu proveedor podrá aplicar granallado a la mayoría de las piezas para crear un acabado mate suave.
Más cosas. El texto muy fino puede ser un problema, ya que el tamaño mínimo de los elementos en el SLS es de 1 mm. Esto significa que los tipos de letra pequeños pueden atascarse con polvo y emborronar la tipografía. El texto en bajorrelieve da mejores resultados, pero todavía está limitado a elementos de 0,5 mm como mínimo.
Y finalmente, la precisión del SLS es un poco inferior a la de otros procesos de sinterizado láser, como el sinterizado directo de metal por láser. Pero una de las ventajas del SLS es que la estructura de construcción es de 700 mm x 380 mm x 580 mm, muy superior a la del sinterizado directo de metal.
Así que esta tecnología, como todas, tiene su espacio y puede ser la opción más adecuada para tu producto o prototipo. Es aconsejable buscar a un proveedor que ofrezca diferentes tecnologías de impresión 3D y de otros tipos para que puedas elegir la que mejor se adapte a tus necesidades.
Y hasta aquí el vídeo de hoy. Espero verte de nuevo el próximo viernes.
Con un agradecimiento especial a Natalie Constable
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