La limpieza de piezas, un paso clave de postratamiento en la impresión 3D

Tras hacer una introducción al postratamiento en la impresión 3D, hoy indagamos más en el tema, explicando uno de los procesos tras la fabricación. Hablamos de la limpieza de las piezas, que implica tanto la eliminación de soportes de impresión, como cualquier exceso de material sobrante. Esta etapa de limpieza puede adoptar diversas formas en función de la tecnología de impresión 3D utilizada, del material empleado o de los soportes generados. Conoceremos desde técnicas de desoldadura para los procesos de lecho de polvo hasta técnicas de resina. Ha llegado el momento de analizar estos distintos métodos y comprender las dificultades asociadas a la limpieza de piezas en la fabricación aditiva.

Sea cual sea el proceso de fabricación elegido, es necesario pasar por etapas de postprocesamiento una vez que la impresora 3D ha terminado su trabajo. Este método, que se puede considerar complejo, tiende a automatizarse cada vez más mediante soluciones avanzadas de postprocesado que se encargan de este trabajo. La limpieza es sin duda uno de estos pasos que todavía requieren mucho tiempo, con algunos retos aún por superar.

Créditos: Matterhackers

Pasos para retirar el material sobrante

Eliminación de la resina no curada

En los procesos de resina, una vez finalizada la impresión 3D, es necesario realizar cierta limpieza de las piezas para eliminar el exceso de material. Esta resina sobrante, que no se ha llegado a fotopolimerizar, se debe retirar para evitar que se solidifique en la parte superior del modelo. A esto se le denomina enjuagar la pieza. Se trata de un paso delicado, ya que puede afectar a la pieza ya curada. Para facilitar este paso, existen en el mercado varias soluciones. Consisten en una especie de tanques en los que colocar las piezas. Además, los fabricantes de impresoras 3D de resina suelen ofrecer sus propios equipos, como el Form Wash, de Formlabs. La limpieza de la pieza suele implicar el uso de productos químicos como alcohol isopropílico (IPA) o éter monometílico de tripropilenglicol (TPM). Es importante tener en cuenta la seguridad del operador y utilizar un equipo de protección adecuado.

Eliminación del polvo no sinterizado

Los procesos de fabricación aditiva basados en polvo requerirán cierto postratamiento para eliminar el exceso de polvo que rodea la pieza tras la impresión. Para realizar esta limpieza se deberá tener en cuenta la tecnología de impresión 3D utilizada. En SLS, por ejemplo, las piezas impresas se encapsulan en un bloque de polvo. Tras dejar que la impresión se enfríe lo suficiente, en función del polímero utilizado, se debe retirar el polvo para obtener las piezas. Este paso puede hacerse manualmente, aunque se necesitarán guantes y mascarilla para evitar inhalar las partículas de polvo. Cabe señalar que, hoy en día, la mayoría de las máquinas SLS ofrecen estaciones para la eliminación del polvo. Esto facilita la tarea de aspiración y el reciclado del material no sinterizado. De hecho, es posible recuperar este polvo y mezclarlo con polvo «nuevo» para una impresión posterior.

Créditos: 3D Logics

Una vez recuperadas las piezas, la limpieza se termina con un cepillado que elimina el exceso de material sin sinterizar. Si los volúmenes de fabricación son más elevados, es aconsejable invertir en una solución de eliminación de polvo que permita automatizar esta etapa. Esto permite dedicar el tiempo en otra tarea, pero sobre todo alcanzar zonas de acceso mucho más difícil (en función de la geometría de las piezas). Aunque actualmente existen varios tipos de máquinas, las más frecuente son las de limpieza por chorro de arena. En función del presupuesto y de las limitaciones del entorno de trabajo, tendrá acceso a soluciones más o menos adaptadas y eficaces. Algunas arenadoras incorporan un tambor giratorio y una pistola de aire comprimido; otras están equipadas simplemente con una aspiradora y una cabina de arenado.

Además, al utilizar soluciones de desarenado automatizadas, se pueden evitar dificultades en el proceso. Limpiar las piezas a mano puede provocar irregularidades en el proceso de desoldado, huellas dactilares en la pieza o quemaduras por estar expuesta a la presión durante demasiado tiempo o demasiado cerca.

Pasos para retirar los soportes de impresión

Una vez que la pieza está limpia, sin exceso de material, se puede retirar cualquier soporte de impresión utilizado. Recordemos que estos pasos no se aplican a los procesos de polímero en polvo (SLS, MJF, SAF), ya que el polvo actúa como soporte en sí. Además, dependiendo del proceso de impresión elegido y de la geometría de la pieza, podemos saltar directamente este paso de postprocesado, sin limpiar antes la pieza. Este es el caso de la tecnología FDM, por ejemplo.

Sin embargo, la cuestión de “qué será lo próximo” se plantea cuando se trata de soportes de impresión. A menudo, estas estructuras son esenciales para sostener zonas en voladizo, por ejemplo. Una vez extraída la pieza de la máquina, hay que retirarla, un paso que puede resultar más o menos complejo. De hecho, hoy en día existen varios métodos para retirar los soportes, en función de la complejidad de la pieza y el material utilizado. Por un lado está la eliminación manual de los soportes. Esto puede hacerse directamente con los dedos (si los soportes son accesibles y pocos), o con la ayuda de herramientas como unos alicates de corte o un pequeño cuchillo o cúter. En este caso estamos hablando de soportes de plástico, que se cortarán en los distintos puntos de contacto. Es importante ser cuidadoso porque existe el riesgo de dañar la pieza final.

El uso de alicates es habitual para retirar los soportes de impresión. (Créditos: Formlabs)

Si has utilizado soportes de impresión solubles, una segunda técnica consiste en sumergir la pieza en agua (con PVA) o en una solución química (con HIPS, por ejemplo). Cabe destacar que existen máquinas dedicadas a la eliminación de soportes de plástico que automatizan este paso y ofrecen resultados más precisos.

Por último, para los soportes de metal, normalmente se necesitarán máquinas CNC, como una fresadora. También es posible utilizar otras técnicas como el corte de alambre.

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*Créditos foto de portada: Spengler