Fraunhofer ICT ha desarrollado una espuma termoplástica impresa en 3D
El Fraunhofer ICT ha logrado desarrollar espumas termoplásticas de muy baja densidad. Con ayuda de la impresión 3D, pueden utilizarse para fabricar componentes ligeros. Los científicos del Frauenhofer IPA han desarrollado ahora un casquillo de sellado específico para materiales espumosos para imprimir mediante la fabricación aditiva, que supera las dificultades anteriores en la producción de espumas y sobre los que la empresa ya ha solicitado su patente.
Las posibilidades de la fabricación aditiva son diversas y la lista de ventajas frente a los procesos de fabricación convencionales son notorias. Para la producción de piezas personalizadas o pequeñas unidades individuales, la impresión 3D es una tecnología innovadora y relativamente barata. El tiempo de producción también puede reducirse con la ayuda de la fabricación aditiva. Los posibles ámbitos de aplicación de esta tecnología y el número de materiales que pueden utilizarse aumentan constantemente. Fraunhofer IPA también ve potencial en la aplicación de la impresión 3D en el sector del transporte. Aquí se pueden utilizar embalajes que ahorren peso en el transporte de mercancías, con el consiguiente ahorro de energía y de emisiones de CO2. Las espumas son el material perfecto para la producción de materiales de embalaje ligeros, ya que pueden utilizarse para producir embalajes personalizables y evitar así daños a las mercancías transportadas. Sin embargo, la espuma también se utiliza para la producción fuera del sector del transporte, como cojines de asiento personalizados para sillas de ruedas. Hasta ahora, sin embargo, no había sido posible producir piezas de espuma impresas en 3D con la densidad requerida. Sin embargo, desde Fraunhofer ICT han logrado superar esta dificultad.
La impresión 3D permite reducir la densidad de la espuma
Los científicos del Fraunhofer IPA consiguieron mejorar los materiales de espuma de las impresoras 3D hasta tal punto que su densidad era sólo un cinco por ciento de la densidad del material sólido, es decir, 52 kg/m³. Según los investigadores, la densidad de la espuma puede controlarse en una amplia gama de valores utilizando parámetros de presión como la temperatura. Las opciones para los productos que se van a fabricar mediante fabricación aditiva son, por tanto, enormes. El uso de espuma también aumenta significativamente la eficiencia económica, ya que los tiempos de impresión relacionados con el volumen de una pieza espumada son mucho más cortos que los de un material sólido impreso. En el transcurso del proceso de impresión, los componentes ganan unas 20 veces su volumen original. En procesos anteriores, las espumas tenían una densidad significativamente mayor. El nuevo proceso también reduce considerablemente la cantidad de material utilizado, esto es posible gracias a la nueva boquilla de cierre desarrollada por el equipo Fraunhofer, que favorece la formación de espuma interrumpiendo automáticamente el flujo de esta en puntos definidos. Las interrupciones se han realizado gracias a una aguja elevada y un mecanismo de resorte.
Imagen izquierda: SEM de un filamento de espuma como imagen detallada, imagen derecha: Boquilla de cierre empleada para imprimir la espuma.
Antes de que el equipo de Fraunhofer desarrollara esta nueva boquilla de cierre, los componentes tenían que retocarse manualmente a posteriori. Los materiales plásticos líquidos fluían fuera de la boquilla sin los ahora definidos goteos. Estos materiales líquidos, que se utilizaron para los procesos de fabricación aditiva de «Fused Layer Modelling» y «Fused Filament Fabrication», tenían una densidad mínima de 80 kg/m³. La espuma también se expandía en la impresora 3D durante el proceso de impresión utilizando filamentos cargados con agentes químicos de soplado, concretamente ácido poliláctico (PLA). Sin embargo, las espumas resultantes tenían una densidad muy alta, de unos 430 kilogramos por metro cúbico (kg/m³), lo que corresponde al 35% de la densidad del material compacto. Ahora, el Fraunhofer ICT también utiliza el método de extrusión, pero añade agentes espumantes a los filamentos de forma diferente, y ya ha probado el nuevo proceso en una serie de materiales distintos. Entre ellos se encuentran el PLA, el propionato de celulosa (CP) y el poliestireno (PS). El nuevo proceso de impresión 3D abre posibilidades completamente nuevas. Ahora se pueden combinar distintos métodos de construcción.
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Créditos de las imágenes: Fraunhofer ICT
