El anidamiento en la impresión 3D para optimizar el volumen de fabricación

El modelado es un paso clave en el proceso de fabricación aditiva. Esta técnica permite fabricar productos detallados con formas complejas. En el sector de la impresión 3D, existen muchos programas CAD que pueden utilizarse para fabricar una pieza capa a capa. Con un mercado en crecimiento, los actores del sector necesitan reducir su tiempo de producción, ahorrando materiales y sin comprometer la calidad de las piezas. La pregunta ahora está en el aumento del número de componentes producidos en una sola impresión. Aquí es donde entra en juego la técnica de anidamiento para impresión 3D.

El anidamiento (también llamado nesting en inglés) se ha desarrollado para ahorrar el máximo material y tiempo posible en la producción de piezas. Aunque forma parte de un programa, no se considera un software CAD, ya que no diseña un modelo. En su lugar, la herramienta optimiza la colocación de las piezas en el volumen de impresión disponible. Esto permite aumentar la cantidad de productos impresos en 3D en un solo proceso de fabricación. Ya sea de forma automatizada o manual, el anidamiento 3D clasifica, orienta y organiza los archivos 3D en el espacio de la impresora 3D, sin interferir con las áreas que no son de fabricación.

Les pièces sont placées et orientées pour optimiser l’espace dans l’imprimante 3D (Créditos: Materialise)

Un uso ineficaz de dicha función puede provocar el desperdicio de material y errores de impresión. Así pues, la herramienta de anidamiento funciona como un Tetris, es decir, colocando cada bloque en una zona específica para maximizar el espacio del tablero. Cada vez está más disponible en las soluciones CAD como opción de diseño adicional. Algunas de las soluciones del mercado son Fabpilot de Sculpteo, 4D_Additive de CoreTechnologie y Fusion 360 e Inventor Nesting de Autodesk. Aun así, la mayoría de las soluciones de anidamiento para impresión 3D son extensiones del software CAD.

Tecnologías y materiales compatibles

El anidamiento funciona con casi todas las tecnologías de impresión 3D, aunque es especialmente interesante para los procesos de polvo que no requieren estructuras de soporte. Así, será ideal en las impresoras 3D basadas en tecnologías de lecho de polvo, como DMLS, SLS, MJF o Binder Jetting. Sintratec, fabricante de impresoras 3D SLS, ha confirmado las ventajas de esta herramienta con una impresora 3D de sinterizado selectivo por láser. De hecho, según afirma, consiguieron ahorrar 800 horas de producción de piezas, 47 kg de polvo y 50 horas de mano de obra de los 100 trabajos de impresión que realizó la empresa. El anidamiento permite aumentar la productividad de las empresas del mercado de la impresión 3D, al tiempo que ahorran material.

El anidamiento es más eficaz con las tecnologías basadas en polvo.

Todos los materiales utilizados con estas técnicas de impresión 3D son compatibles con el anidamiento. Por tanto, es posible crear piezas con metal, nylon, PEEK, polipropileno o resina. En la impresión 3D de resina, también puede utilizarse el anidamiento. Sin embargo, en este caso, la función no ahorrará materiales, sino una cantidad considerable de tiempo en la creación de piezas. Además, la mayor parte del software se utilizará en máquinas profesionales e industriales debido a su mayor volumen de fabricación. El anidamiento también puede utilizarse para una amplia variedad de aplicaciones en sectores como el automotriz, el médico  y el aeroespacial. De hecho, es capaz de abarcar todos los sectores que las tecnologías de impresión 3D son capaces de tocar. Por último, no todos los componentes anidados son iguales, sino que dependen de los requisitos de cada aplicación, por lo que pueden tener distintos tamaños y formas.

Errores a evitar en el anidamiento

Al utilizar la función de anidamiento, hay algunos aspectos a tener en cuenta para evitar errores de impresión 3D. Primeramente, en el anidamiento automatizado o manual, es importante dejar al menos un espacio de 1,5 mm entre cada componente del archivo 3D con técnicas SLS y un espacio de 5 mm con procesos MJF. Esto se debe a que el calor generado por las impresoras 3D impedirá que las piezas se fusionen durante el proceso de impresión. También existe lo que se puede denominar anillos entrelazados. Este problema surge cuando el programa no respeta la estructura de dos piezas en forma de anillo y los elementos se cruzan o se unen. Cuando esto ocurre, ambas piezas se vuelven inútiles. Otro error consiste en imprimir un objeto pequeño en el espacio abierto de una pieza mayor, lo que hace imposible extraerlo. Por tanto, se deberá generar una pequeña abertura para facilitar la extracción de los dos componentes. Aunque podemos evitar estos errores, el anidamiento no debe sufrir cambios radicales para evitar el riesgo de warping. Este fenómeno de la impresión 3D se produce cuando las capas de impresión no se adhieren entre sí correctamente, lo que da lugar a bordes curvados o capas desalineadas.

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*Créditos foto de portada: Sintratec