Muchas piezas no están listas para su uso inmediato después de la impresión 3D. Dependiendo del método de impresión elegido se debe realizar una limpieza y un postratamiento de las piezas. En este paso, se pueden mejorar las propiedades mecánicas del objeto o perfeccionar el acabado superficial. Hay una gran variedad de técnicas de las cuales elegir, pero la elección siempre dependerá de la tecnología de impresión, el material y la aplicación. Entre los métodos para el tratamiento de superficies de piezas de plástico, el alisado químico, o alisado por vapor, es cada vez más popular.
Se trata de un proceso físico-químico que compacta y alisa la superficie de los termoplásticos. Un producto químico se aplica al componente mediante el suministro de vapor, de ahí que el proceso también se denomina vapor smoothing. Cuanto más intenso y prolongado sea el tratamiento químico, más brillante y lisa será la pieza impresa en 3D. Pero, ¿cómo funciona y qué hay que tener en cuenta?
El alisado por vapor es un proceso de acabado para lograr superficies lisas en piezas impresas en 3D. (Créditos: Xometry)
¿Cómo funciona el alisado por vapor?
El principio del alisado químico es que la capa exterior de las piezas vuelve a ser líquida por la acción de los productos químicos y las moléculas de la superficie se reorganizan para mejorar la estructura de la superficie. El proceso se realiza en una cámara hermética y calentada en la que se colocan las piezas impresas en 3D. A continuación, se calienta el disolvente químico seleccionado y se introduce el vapor en la cámara a través de un sistema de suministro. Allí, el vapor químico se condensa en la superficie de los componentes y provoca una reacción, por lo que la capa exterior de las piezas se derrite parcialmente. Este efecto hace que las zonas ásperas o porosas se nivelen, dejando una superficie equilibrada y lisa.
En los sistemas de alisado por vapor, esta cámara de alisado ya viene integrada. El proceso se lleva a cabo automáticamente en varios pasos. Después de calentar las piezas, agregar el disolvente y la masa química fundida, el disolvente se extrae automáticamente para que no queden residuos en los componentes. El secado de las piezas también se realiza directamente en la máquina.
El mejor resultado se logra si los diferentes componentes no se tocan entre sí y se colocan en una rejilla o se cuelgan. Esto garantiza que el tratamiento químico se realice desde todos los lados y que se obtenga un resultado homogéneo. Ahora, las piezas fabricadas de forma aditiva a menudo tienen geometrías complejas que hacen difícil su manipulación. En este caso, dependiendo de la geometría del componente, se deben instalar ganchos temporales o incluso desde el proceso de diseño se debe tener en cuenta que las piezas se colgarán. Después se pueden quitar con el alisado químico.
Piezas impresas en 3D que cuelgan dentro de la cámara. (Créditos: DyeMansion)
Compatibilidad con tecnologías y materiales de impresión
El alisado por vapor es un método de acabado para materiales termoplásticos. Esto significa que la tecnología es compatible con una amplia gama de materiales, incluidos PA, ABS, PC, PLA, PP, TPU, PETG, que se pueden procesar en diferentes tecnologías de impresión 3D. El acabado es especialmente apreciado para piezas SLS o MJF que tienen una superficie rugosa después de la impresión. Pero también los componentes fabricados mediante FDM pueden someterse a un acabado mediante el alisado por vapor.
Dependiendo del material, se utilizan diferentes productos químicos para lograr el mejor resultado posible. Por ejemplo, se recomiendan las acetonas para el ABS y el ASA, mientras que para el PLA se recomienda el trahidrofurano (THF). Para ABS, PETG y PC, también pueden utilizarse metiletilcetonas (MEK).
El alisado por vapor permite dar un acabado a piezas de materiales diferentes. (Créditos: Protolabs)
Ventajas y aplicaciones
La mayor ventaja del alisado químico es que permite obtener componentes impresos en 3D con una calidad de superficie y estética iguales a las de las piezas moldeadas por inyección. El aspecto y el tacto son dos argumentos decisivos a favor del alisado por vapor, ya que permite suavizar los relieves en la superficie para crear superficies uniformes y lisas. Estos, a su vez, favorecen la limpieza de los componentes y, por lo tanto, la higiene. Los componentes alisados químicamente son más resistentes a la suciedad y a las bacterias, lo que permite un amplio campo de aplicación de los componentes tratados.
Además, el alisado por vapor también puede mejorar las propiedades de los componentes. Estos se caracterizan por una mayor estabilidad mecánica después del tratamiento, una mayor resistencia a la flexión y a la tracción y una mejor capacidad de deslizamiento. Esta ventaja se puede aprovechar especialmente en piezas con paredes delgadas, ya que la reducción de la porosidad durante el alisado tiene un efecto positivo en la resistencia mecánica.
Al fundir y volver a sellar la capa exterior, el alisado por vapor también hace que los componentes sean resistentes al agua y resistentes a los productos químicos, lo que es especialmente relevante para las piezas que transportan líquidos y las piezas de sellado. Las superficies lisas también facilitan el teñido o pintado posterior y garantizan una coloración uniforme.
El acabado superficial de las piezas impresas en 3D se puede mejorar significativamente mediante el alisado por vapor. (Créditos: ASM)
También es importante hablar del aspecto económico, ya que el alisado químico permite obtener resultados rápidos y económicos en comparación con otros métodos de acabado. El alisado por vapor es eficiente y flexible y, gracias a su compatibilidad con una amplia gama de termoplásticos, abre un amplio campo de aplicaciones. Por ejemplo, los componentes alisados por vapor pueden sustituir a las piezas moldeadas por inyección y utilizarse tanto como prototipos como piezas de serie.
La superficie de sellado antes mencionada es relevante, por ejemplo, para componentes que transportan líquidos, por ejemplo, para canales, tuberías y piezas para pruebas mecánicas de fluidos. Combinado con las propiedades mecánicas mejoradas de las piezas, el proceso es por lo tanto interesante para los componentes utilizados en la ingeniería mecánica, la industria automotriz, pero también en la industria aeroespacial.
El aspecto de la higiene, por otro lado, desempeña un papel central en el entorno médico y las piezas alisadas por vapor pueden cumplir con los estándares de la medicina, la odontología y la industria alimentaria. Las aplicaciones de diseño también se benefician de este método de acabado, ya que las superficies lisas y homogéneas proporcionan un acabado brillante y estético.
Las piezas alisadas se utilizan en diversas industrias. (Créditos: ASM)
Limitaciones
Aunque el alisado por vapor ofrece numerosas ventajas que allanan el camino para una amplia gama de aplicaciones, también presenta algunas limitaciones. De hecho, como en cualquier procedimiento, hay algunos puntos a tener en cuenta que influyen en el resultado. Para lograr un resultado óptimo, los componentes deben colocarse correctamente en la cámara de alisado. Como se mencionó al principio, las ranuras o ganchos incorporados en la geometría de las piezas son una ventaja, de lo contrario, se debe encontrar otra manera para colgar las piezas. Sin embargo, pueden dejar marcas en el componente y reducir su calidad.
Además, los componentes no deben ser demasiado delgados, ya que el alisado químico no es adecuado para piezas con un grosor de pared inferior a 1-2 mm. Incluso si la deformación de las piezas es inferior al 0,4%, los objetos grandes y planos pueden sufrir distorsiones y efectos de deformación debido al tratamiento químico con vapor.
Por último, cabe señalar que la manipulación de productos químicos siempre conlleva un cierto riesgo. El manejo correcto y el uso prudente son esenciales para la seguridad de los usuarios.
Antes de alisar (izquierda) y después de alisar (derecha). (Créditos: ATM)
Proveedores de soluciones de alisado por vapor
Aunque el alisado por vapor para el acabado de piezas impresas en 3D es cada vez más popular, la lista de proveedores de máquinas para el proceso es limitada. Como pionero se considera al fabricante británico AMT, que con su sistema PostPro SFX ofrece una potente solución de escritorio. Las máquinas PostPro SF Pure y PostPro SF PP, por otro lado, están dirigidas a usuarios industriales. Con su serie Powerfuse S, DyeMansion también tiene como objetivo el suavizado automatizado con vapor para aplicaciones industriales.
La startup alemana ASM también se ha especializado en soluciones para el alisado por vapor. Con la VX1, la empresa ofrece una solución de acabado rápida con ciclos de 1,5 a 2 horas.
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*Créditos de la foto de portada: Kingroon