#Startup3D: Mantle y la fabricación aditiva de metal a base de pasta fluida

Mantle es una startup estadounidense que fue noticia en febrero de 2021 con el lanzamiento de su tecnología TrueShape. El proceso patentado de fabricación aditiva de metal se distingue de otros procesos en el mercado al utilizar pasta fluida como material de impresión. Además es el primero en combinar la creación de piezas en bruto y el acabado de alta precisión. Gracias a la calidad final de su tecnología, la startup ve una gran utilidad para aplicaciones como el desarrollo de herramientas. Y con clientes satisfechos como L’Oréal y Westminister Tools, está claro que ya están empezando a ganar popularidad en la industria. Hemos hablado con el CEO y cofundador de Mantle, Ted Sorom, para obtener más información al respecto

3DN: ¿Puedes presentarte y contar tu conexión con la fabricación aditiva?

Hola, soy Ted Sorom, CEO y cofundador de Mantle. Estoy formado en ingeniería de diseño mecánico y he pasado la mayor parte de mi carrera desarrollando y lanzando nuevos productos. Durante mi experiencia, he utilizado la fabricación aditiva de polímeros para la creación de prototipos. Me lancé a la impresión 3D de metal cuando vi la oportunidad de redefinir la forma en que se fabrican los productos en masa, mediante la combinación de mi conocimiento en herramientas y el nuevo método de impresión de metal de Mantle.

Los cofundadores de Mantle: Steve Connor (izquierda) y Ted Sorom (derecha)

Cuando era un ingeniero recién salido de la escuela de posgrado, me uní a una empresa que fabricaba equipos de alta gama utilizando metal, mecanizado CNC y piezas de plástico moldeadas por inyección internamente. Éramos una empresa pequeña, así que pude hacer un poco de todo: diseñé las piezas y los moldes arriba, y luego bajé y realicé los moldes antes de ponerlos en producción completa. Vi de primera mano lo lento y costoso que era el proceso de fabricación de herramientas, incluso para una simple pieza de plástico. Nuestras nuevas programaciones de lanzamiento de productos fueron controladas por herramientas.

Desafortunadamente, mi experiencia no es única. Todos los días, trabajamos con empresas que luchan por llevar sus productos al mercado debido al lento y costoso proceso de fabricación de herramientas.

3DN: ¿Podrías hablarnos sobre Mantle?

Steve Connor y yo co-fundamos Mantle para acelerar drásticamente la introducción de nuevas producciones a través de la impresión 3D. Al principio, imprimimos piezas con un nivel completamente nuevo de acabado superficial y precisión que, por primera vez, eran aplicables a las herramientas. Luego pasamos varios años mejorando nuestro proceso y desarrollando los aceros de alta dureza apropiados para la industria de las herramientas. Estamos más enfocados que la mayoría de las empresas del mundo de la impresión 3D porque conocemos el problema que estamos resolviendo.

Steve es un químico brillante que pasó la primera parte de su carrera especializándose en nanopartículas y pastas metálicas. Desarrolló con éxito un reemplazo de menor coste para las pastas de metal plateado utilizadas en la industria solar. Luego cambió de rumbo para ver si se podía utilizar una tecnología similar en la fabricación aditiva. Comenzamos a desarrollar estas pastas así como nuestro proceso de impresión 3D y obtuvimos excelentes resultados. Hemos refinado nuestra tecnología durante los últimos cinco años y hemos demostrado que nuestro enfoque funciona. Como os contaré a continuación, estas pastas metálicas son la base de nuestra tecnología.

Una pieza fabricada por Mantle antes de su extracción y posprocesamiento.

3DN: ¿Cómo definirías la tecnología TrueShape?

TrueShape es un proceso híbrido de fabricación aditiva y sustractiva, que imprime en 3D pastas metálicas antes de refinar la superficie de la pieza mediante el mecanizado sustractivo tradicional. Es diferente de otros procesos de impresión 3D de metal porque las piezas de nuestro proceso son altamente precisas y no requieren un postprocesamiento extenso. Tienen alta precisión, un excelente acabado superficial e integran las propiedades mecánicas de los aceros para herramientas estándar.

Nuestro proceso comienza con el material en pasta fluida de metal. La pasta consta de partículas metálicas y vehículos líquidos, que extruimos para construir las piezas capa por capa. Luego calentamos y secamos la pasta dentro de la impresora, lo que elimina el vehículo líquido y deja una “parte verde” que es relativamente suave y se puede mecanizar de forma rápida y sencilla. El mecanizado crea la precisión, el acabado superficial y los detalles necesarios para piezas. El paso final de sinterización es muy importante porque permite la densificación final de las partículas metálicas y establece las propiedades finales del material. Nosotros sinterizamos en un horno de alta temperatura que la eleva justo por debajo del punto de fusión del material, y luego lo enfría. Cuando las piezas salen del horno, son aceros para herramientas de alta dureza con superficies extraordinariamente lisas que pueden ir directamente a aplicaciones de moldeo por inyección sin postprocesamiento de las superficies del molde.

3DN: ¿Qué ventajas tiene TrueShape frente a otros procesos de fabricación 3D?

Para que cualquier tecnología de impresión 3D sea eficaz en cualquier aplicación, debe cumplir con unos requisitos específicos. Las herramientas y moldes de precisión tienen varios requerimientos críticos, que incluyen:

• Materiales de acero de alta dureza.
• Buen acabado superficial para que las superficies moldeadas sean lisas.
• Alta precisión, ya que un molde que sea demasiado grande o demasiado pequeño a la mitad del ancho de un pelo humano no funcionará.

Gracias al proceso TrueShape de Mantle, las piezas pueden ser intrincadamente detalladas y precisas.

Nuestro proceso TrueShape es único debido a la capacidad para cumplir con estos requisitos sin necesidad de realizar un posprocesamiento costoso y que requiere mucho tiempo. Producimos piezas de alta precisión con un excelente acabado superficial (1-3 um Ra) comparable al acabado superficial de los moldes fabricados convencionalmente. Además, hemos desarrollado nuestros materiales para que se comporten como los aceros para herramientas que utilizan los fabricantes hoy en día, lo que permite una vida útil prolongada y un ajuste del molde mediante texturizado, pulido, mecanizado y soldadura.

TrueShape también se puede utilizar para producir diseños de moldes que no se pueden hacer de manera convencional, como líneas de enfriamiento conformadas, que mejoran el rendimiento. En el pasado, se han utilizado otros procesos de impresión 3D de metal para herramientas y moldes, pero todos requieren un postprocesamiento muy extenso. Este tratamiento aumenta el tiempo y el coste del molde; por lo tanto, la adopción no ha sido generalizada. El proceso de TrueShape es más rápido y barato que otros métodos de impresión 3D y tradicionales para hacer moldes.

3DN: En términos de materiales, Mantle ha patentado una pasta de metal fluida. ¿Cómo funciona y cuáles son sus beneficios frente a otros métodos de fabricación aditiva?

Elegimos utilizar pastas por varias razones, entre ellas que las pastas son el formato más eficaz para fabricar componentes de alta precisión. Formulamos nuestras pastas para que estén optimizadas en nuestro proceso de impresión 3D y para que produzcan las propiedades de material requeridas de los aceros.

Mantle utiliza pastas fluidas patentadas para su tecnología de metal.

Las pastas fluidas ofrecen varias ventajas:

• Las pastas se pueden extruir como otros procesos de impresión 3D económicos y no requieren láseres para fundir los polvos metálicos.
• No requieren un paso de desaglomerado por separado como la mayoría de los procesos de metal por extrusión basados ​​en sinterización.
• Las pastas no requieren el mismo tipo de manejo especial y protocolos de seguridad que requieren los polvos sueltos.
• Se encogen mucho menos que otras tecnologías basadas en sinterización que utilizan polvos metálicos, lo que mejora la precisión de la pieza impresa.

En última instancia descubrimos que las pastas son el formato más eficaz para producir una amplia gama de materiales con alta precisión y un excelente acabado superficial.

3DN: ¿Algunas últimas palabras para nuestros lectores?

Estamos entusiasmados de llevar esta tecnología al mercado. Pasamos nuestros primeros cinco años desarrollándola y trabajando con algunas empresas para obtener sus comentarios y validación de la tecnología. Estas empresas, que incluyen a fabricantes de herramientas, moldeadores y OEM de todas las industrias, han ayudado a crear puntos de prueba que ahora podemos compartir públicamente. Por ejemplo, un fabricante de lavavajillas utiliza un inserto de herramientas de Mantle en su producción. Nuestra herramienta redujo el tiempo de entrega en un 70% y el coste en más del 65%. Una empresa líder en dispositivos médicos recurrió a Mantle para reducir el tiempo de fabricación de un prototipo de 7 semanas a 8 días, y redujo los costes en más del 50%. Estamos entusiasmados de trabajar ahora con otros actores del mercado y ayudarlos a mejorar sus procesos productivos.

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*Créditos de todas las fotos: Mantle