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Las impresoras 3D de composites que podemos encontrar en el mercado actual

Publicado el mayo 26, 2020 por Alicia M.

En el sector de la impresión 3D, los fabricantes buscan cada vez más materiales compuestos porque ofrecen propiedades mecánicas más interesantes, particularmente en términos de resistencia: el material en cuestión llamado «matriz» (a menudo un termoplástico) incluye fibras (carbono, aramida, vidrio) que aumentan la solidez de la pieza final, reducen su peso total o incluso reemplazan el uso de metal. Hoy en día, la mayoría de las impresoras 3D FDM de escritorio pueden imprimir composites siempre que tengan una boquilla de acero endurecido. Sin embargo, estas máquinas no permiten que las fibras se depositen directamente en el material de la matriz durante la impresión. Es por eso que varios fabricantes han desarrollado soluciones capaces de extruir tanto la matriz como las fibras para obtener piezas aún más resistentes. Por lo tanto, hemos seleccionado algunas impresoras 3D de composites basadas en diferentes tecnologías, capaces de mezclar dos materiales durante la impresión.

La impresora 3D de composites de Anisoprint

El fabricante ruso ha desarrollado una gama de máquinas capaces de imprimir compuestos de fibra continua: el Composer, una solución de oficina más accesible, y el Prom IS 500 diseñado para fabricantes. Ambos se basan en la tecnología patentada de coextrusión de fibra compuesta (CFC), que agrega fibras continuas a un termoplástico básico como PLA, ABS, PETG, nylon, etc. El usuario puede modificar la densidad del relleno compuesto o variar la dirección de las fibras para obtener piezas óptimas. El Anisoprint Composer está disponible en dos formatos: el A3 con un volumen de impresión de 420 mm x 297 mm x 210 mm y el A4 con un volumen de 297 mm x 210 mm x 140 mm. Puede imprimir fibras de carbono pero también balsat como el Prom IS 500 que puede crear piezas de 600 mm x 420 mm x 300 mm.

9T Labs y su serie “Red”

Como un joven fabricante suizo, 9T Labs ha desarrollado su gama Red Series capaz de producir piezas compuestas de gran calidad. Esto incluye una impresora 3D, un módulo de fusión para consolidar la parte final, así como el paquete de software y materiales como PEKK y nylon reforzados con fibras de carbono. Su proceso de Tecnología de Fusión Aditiva permite orientar las fibras de manera óptima en la habitación para garantizar altas propiedades estructurales y mecánicas.

La tecnología de Continuous Composites

Fundada en 2015, Continuous Composites es una empresa que promueve el desarrollo de tecnologías innovadoras para la industria. Con el objetivo de resolver ciertos problemas de velocidades lentas, materiales débiles y pequeños volúmenes de fabricación, crearon la solución CF3D®. Este proceso de fabricación automatizado comienza con una fibra continua seca que se impregna con una resina termoendurecible de curado rápido, que es depositada por el efector final. El método elimina la necesidad de utilizar moldes, hornos y autoclaves, proporcionando un alto rendimiento al material, a un coste más bajo. La utilización de materiales compuestos ligeros proporcionan a la fabricación aditiva un alto nivel de rendimiento y funcionalidad. Además, la tecnología CF3D® está alcanzando la capacidad de imprimir fibras estructurales y funcionales en procesos de un único paso.

La impresora 3D de Desktop Metal

El fabricante Desktop Metal es uno de los grandes actores en la industria de fabricación aditiva por sus avanzadas tecnologías y máquinas 3D. Es por eso, que la compañía se ha hecho un hueco en el mercado de composites con el lanzamiento de su impresora 3D Fiber. Esta máquina integra la tecnología Automated Fiber Placement (AFP) junto con la tradicional  FDM, para permitir la colocación automatizada de materiales compuestos de fibra. La principal ventaja del método que utiliza Fiber, es la fabricación de piezas dos veces más resistentes que el acero y cinco veces más ligeras, además de reducir el coste de producción. Entre los materiales compatibles con esta tecnología encontramos termoplásticos de alto rendimiento como nylon (PA6) o los avanzados PEEK y PEKK cargados de fibra de carbono.

Markforged y línea de impresoras de composites

El fabricante Markforged utiliza la tecnología de fabricación continua de filamentos (CFF) para extruir capa por capa la fibra reforzada, de manera similar al método FDM. Para ello, Markforged ofrece 4 tipos de refuerzo, que son la fibra de carbono, fibra de vidrio, Kevlar y fibra de vidrio HSHT. Los materiales compuestos son compatibles con varias de las impresoras 3D de Markforged, entre las que encontramos la serie Desktop (Onyx One, Onyx Pro y Mark Two), que combinan calidad industrial y asequibilidad; y la serie Industrial (X3, X5 y X7), que ofrecen gran precisión, fiabilidad y repetibilidad. Por esta razón, las impresoras 3D para composites que ofrece el fabricante, potencian el diseño y la fabricación aditiva.

La tecnología 3D de Arevo

Algunas compañías han desarrollado un enfoque que combina la impresión 3D de compuestos con la robótica, para proporcionar la mayor flexibilidad posible en términos del tamaño de las piezas a imprimir. Un ejemplo de esto es la compañía Arevo, que utiliza un método basado en láser para imprimir con fibras de carbono para su Arevo Aqua 3D. La fibra de carbono se calienta y se corta en capas, para luego aplicarse. La impresión compuesta con fibra de carbono se caracteriza particularmente por su alta durabilidad, que se combina con un bajo peso. La nueva empresa Arevo se hizo famosa a través de la impresión de un cuadro unibody junto con el fabricante de bicicletas Franco Bicycles.

Los composites de Impossible Objects

La empresa de impresoras 3D y materiales con sede en los EE. UU., Impossible Objects, ha estado desarrollando soluciones para la fabricación aditiva en las industrias de compuestos durante algunos años. Su tecnología, que llaman fabricación aditiva basada en composites (CBAM), ha sido diseñada específicamente para compuestos como fibra de carbono y fibra de vidrio combinados con Nylon y PEEK. Se basa en métodos de impresión de inyección de tinta de alta velocidad. En otras palabras, las láminas de tela de fibra larga hechas de carbono o vidrio se combinan automáticamente con los polvos termoplásticos para producir piezas 3D compuestas. Su sistema CBAM-2 aprovecha esta tecnología para producir piezas fuertes y ligeras gracias a las fibras largas en las hojas (a diferencia de las fibras más cortas que puede encontrar en los filamentos compuestos, por ejemplo). El CBAM-2 es un sistema industrial, destinado a la fábrica.

EnvisionTec y la impresión 3D de composites

EnvisionTec, fundada en 2002, fabrica y vende impresoras 3D y materiales patentados. La compañía vende más de 40 impresoras 3D basadas en 6 tecnologías distintivas. Si observamos el segmento de composites, EnvisionTec lanzó su solución SLCOM 1 en 2016. Basado en la fabricación selectiva de objetos compuestos de laminación (SLCOM), fabrica compuestos de fibra tejida preimpregnados con termoplásticos. El proceso de laminación se basa en materiales delgados en capas, que están recubiertos con adhesivo y pegados sucesivamente capa por capa. La compañía ofrece una amplia gama de materiales y opciones de fibra para imprimir con PEEK, PEI, PP, PE (reforzado con fibra de carbono, fibra de vidrio, fibra de aramida, etc.). El SLCOM 1 tiene un volumen de construcción de 762 x 610 x 610 mm, y puede imprimir hasta 51 cm por segundo (en velocidad lineal).

La empresa CEAD y sus máquinas 3D

CEAD comenzó a desarrollar su tecnología de impresión 3D de composites en 2017. Hoy en día, se la conoce como fabricación aditiva de fibra continua (CFAM) y permite fabricar piezas reforzadas a gran escala. La principal solución de la compañía es el CFAM Prime, dedicado a fabricar piezas grandes en una sola producción. El cabezal de impresión patentado combina la fibra continua con el termoplástico fundido para dar mayor resistencia a las piezas. CEAD confirma que se pueden utilizar prácticamente todos los materiales termoplásticos diferentes, combinados con fibra de vidrio o carbono corta y continua. El CFAM Prime cuenta con un volumen de construcción de 4 m x 2 m x 1,5 m, ofrece un entorno completamente cerrado y puede alcanzar una producción promedio de 15 kg por hora.

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