La impresión 3D redefine el concepto y las posibilidades de fabricación. Esta tendencia emergente está generando una dura competencia a los métodos de fabricación tradicionales. Una de las razones de su rápido éxito es el impresionante acabado superficial de la impresión 3D, que exploraremos en detalle en este artículo.
Por tanto, la discusión se centrará en el acabado superficial de la impresión 3D, los factores que la afectan, los métodos de medición y las diferentes técnicas para mejorar el acabado superficial. Quédese con nosotros para obtener una guía completa sobre este tema.
¿Qué es la textura de la superficie en la impresión 3D?
Empecemos con una introducción al concepto de acabado superficial en la impresión 3D. En pocas palabras, es una medida cualitativa de qué tan rugosa es la superficie de una pieza después de la impresión. Una superficie muy lisa se considera “fina”, mientras que una superficie rugosa tiene un acabado superficial “malo”.
Este es un paso crucial en cualquier proceso de fabricación, ya que casi todos los productos tienen estrictos requisitos de calidad de la superficie. Por ejemplo, una hoja de papel no cumplirá su propósito si es demasiado tosca para escribir y no se venderá bien en el mercado.
Por lo tanto, lograr el acabado superficial deseado es una máxima prioridad para los fabricantes de impresoras 3D. Generalmente, este es un proceso de posprocesamiento que utiliza varias técnicas, las cuales se explicarán en breve.
Además, el acabado de piezas impresas en 3D es particularmente desafiante debido a las propiedades inherentes de los procesos de fabricación aditiva. A medida que las piezas se construyen capa por capa, su superficie consiste en un patrón repetitivo de protuberancias y depresiones que se forman, manteniendo la integridad de la pieza requerida. para ser suavizado.
¿Por qué es importante el acabado de la impresión 3D?
Hay varias razones para establecer objetivos de acabado superficial específicos para la impresión 3D. Estas razones pueden ser superficiales y funcionales. A continuación se muestra una lista resumida de varias de estas razones.
1. Estética
Un buen acabado superficial aumenta el valor estético de la pieza. Esto incluye elementos visuales como el color, la textura y la robustez (brillante/mate).
2. Propiedades mecánicas y químicas
Los métodos de acabado de superficies pueden mejorar el rendimiento de las piezas impresas en 3D. Por ejemplo, se pueden recubrir piezas metálicas para hacerlas resistentes a la corrosión y conductoras de electricidad. Algunos métodos proporcionan resistencia al desgaste y a altas temperaturas en piezas destinadas a aplicaciones difíciles y exigentes.
3. Funcionalidad
Ciertas aplicaciones requieren un acabado superficial específico para funcionar correctamente. Por ejemplo, un ajuste a presión depende en gran medida de la calidad de la superficie de las piezas acopladas. Por lo tanto, en otros casos, puede ser preferible una superficie rugosa para mejorar la superficie y lograr una transferencia de calor eficaz.
4. Tolerancia de fabricación
Los tratamientos superficiales se utilizan a menudo en el procesamiento final de las impresiones 3D para llevar una pieza dentro de sus límites de tolerancia dimensional. Para ello se puede retirar o añadir material adicional.
¿Qué factores influyen en la textura de la superficie durante la impresión 3D?
La impresión 3D es un proceso complejo en el que influyen muchos factores y partes móviles. Cada uno de estos factores influye de diferentes maneras en el acabado superficial de la impresión 3D. Un ingeniero debe tener un conocimiento sólido de esto para saber qué optimizar para obtener la superficie de impresión 3D deseada.
1. Proceso de impresión 3D
El acabado de la superficie en la impresión 3D varía significativamente entre las diferentes técnicas de impresión 3D. FDM, por ejemplo, es propenso a problemas como mala resolución de la superficie y deformación debido a su proceso de deposición capa por capa. Es comprensible que los métodos a base de polvo, como la impresión 3D SLS, produzcan un acabado superficial granulado porque las piezas están hechas de partículas de polvo.
2. Parámetros de la impresora 3D
Los parámetros de impresión 3D juegan un papel importante en el acabado superficial final. Por ejemplo, cuanto menor sea el espesor (o resolución) de la capa, más suave será la superficie. La velocidad de impresión, el proceso de curado y el relleno también son factores importantes que contribuyen a la calidad de la superficie.
3. Material de impresión 3D
Los materiales de impresión 3D tienen diferentes propiedades y son compatibles con diferentes métodos. Las variaciones en el acabado de la superficie también pueden deberse a limitaciones y propiedades del material.
4. Calidad de la impresora 3D
El diseño y el estado de las impresoras 3D también afectan la calidad de la superficie. Las imprentas baratas no pueden producir piezas con una superficie de alta calidad. Asimismo, una impresora 3D vieja y en mal estado perderá precisión con el tiempo. Los factores que contribuyen incluyen el estado de los rieles y motores de la impresora 3D, la orientación del marco/base, las funciones de control, el estado de la fuente de energía, etc.
La siguiente tabla compara las capacidades de acabado de superficies de impresión 3D del popular proceso de impresión 3D.
| proceso de impresión 3D | Rugosidad superficial (Ra) |
| FDM/FFF | 10 |
| SLD/DLP | 3 |
| SLS | 13 |
| PBF | 15 |
¿Cómo se mide la textura de la superficie en la impresión 3D?
La medición de la calidad de la superficie en la impresión 3D se realiza con un perfilómetro. Se trata de un dispositivo altamente sensible con una sonda/pluma puntiaguda que “escanea” la superficie deslizándose sobre una parte de ella.
Durante este escaneo, la punta del lápiz captura la forma exacta de la superficie, que luego se utiliza para calcular el valor de rugosidad de la superficie (el equivalente cuantitativo del acabado de la superficie).
La medida más común para evaluar la rugosidad de la superficie es el valor Ra. Este valor es simplemente la media aritmética (promedio) de todas las mediciones. Esto se puede entender mejor con la siguiente figura.
Métodos comunes para mejorar el acabado superficial de piezas impresas en 3D
Analizamos detalladamente varios aspectos del procesamiento de superficies en la impresión 3D. Ahora llegamos a los diversos métodos que utilizan los ingenieros para manipular piezas impresas en 3D.
Estas técnicas varían significativamente en efectividad, costo, requisitos de habilidades y metodología general. A continuación analizamos algunas de las opciones más importantes.
1. Molienda
El pulido es el método más común para terminar impresiones 3D. Este es un proceso simple de frotar papel de lija áspero sobre la superficie de la pieza para alisarla. Las características superficiales imperfectas, como protuberancias y esquinas afiladas, se rompen o se aplanan por la fricción durante este proceso.
Es una técnica muy práctica, ya que es muy intuitiva, barata y eficaz y funciona con la mayoría de materiales. El papel de lija viene en diferentes tamaños de grano que varían en tamaño. Los granos gruesos tienen tamaños de grano más grandes y eliminan más material, dejando una superficie más rugosa.
Por lo general, al lijar, se comienza con un grano grueso y luego se pasa gradualmente a un grano más fino a medida que la superficie se vuelve más lisa.
Sin embargo, hay que tener cuidado al lijar, ya que es fácil retirar el exceso de material y arruinar la pieza. Por lo tanto, también es un proceso que requiere mucho tiempo y puede que no sea adecuado para trabajos que requieran una alta productividad.
El acabado superficial final de la impresión 3D no es brillante ni liso. En cambio, tiene una superficie mate. Para mejorar aún más la calidad de la superficie, puede utilizar paños de pulido, papel de lija extrafino o pintura/revestimiento.
2. Mecanizado/rectificado
Aunque la impresión 3D y el mecanizado CNC a menudo se presentan como tecnologías de producción opuestas que compiten por el dominio de la industria, hay varias áreas en las que se complementan entre sí. Una de estas aplicaciones híbridas es el acabado de piezas impresas en 3D.
Muchos procesos de impresión 3D no pueden lograr la calidad superficial fina de los procesos sustractivos como el mecanizado y el rectificado.
Por lo tanto, es muy común un ciclo final de mecanizado/rectificado después de la impresión 3D. Es extremadamente eficaz cuando se trata de mantener tolerancias estrictas y superficies excepcionalmente lisas. Además, el mecanizado es una herramienta versátil, útil en áreas de difícil acceso, como agujeros internos o características curvas.
Además, es compatible con la mayoría de materiales de impresión 3D, tanto plástico como metal.
3. Explosión de perlas
El granallado es otra técnica de acabado abrasivo popular para la impresión 3D. Como sugiere el nombre, pequeñas perlas de plástico o vidrio se encuentran esparcidas sobre la superficie rugosa. El impacto suaviza los defectos de la superficie.
Este es un método rápido en comparación con el pulido. Además, los gránulos se pueden dirigir a áreas difíciles de alcanzar y superficies interiores lisas a las que no se puede acceder fácilmente con lijado manual.
Normalmente, la voladura comienza con baja presión para evaluar la tasa de abrasión. Esto es necesario porque una presión adicional puede eliminar material adicional o dañar la superficie. Con una inspección visual adecuada y experiencia, el operador puede aumentar la presión del chorro para optimizar el acabado superficial de la impresión 3D.
Además, existen otros procesos similares, como el granallado con arena, el granallado y el granallado con agua, cada uno ligeramente diferente del otro.
4. Recubrimiento
La galvanoplastia implica la aplicación eléctrica de una fina capa de metal a una superficie de plástico o metal. Debido a sus múltiples beneficios y facilidad de uso, es un método común para terminar piezas impresas en 3D.
En la mayoría de los casos, el recubrimiento mejora varias propiedades del material de la pieza. Es comprensible que las piezas de plástico impresas en 3D sean débiles y propensas a romperse. Recubrirlos con un metal adecuado puede aumentar su durabilidad y resistencia al desgaste y darles la capacidad de soportar temperaturas más altas.
Además, la galvanoplastia puede proporcionar a las piezas metálicas varias propiedades útiles, como resistencia a la corrosión y oxidación, soldabilidad y conductividad eléctrica.
Además de estos propósitos funcionales, el recubrimiento también sirve como una excelente manera de mejorar la estética de una superficie de impresión 3D. Los revestimientos metálicos como el oro, la plata y el cromo dan a las piezas una estética superior.
5. Pintura
Pintar es un proceso sencillo y fácil de entender. Tiene el mismo propósito que en cualquier otro lugar: mejor óptica. Porque a la hora de pintar, el usuario tiene la posibilidad de elegir prácticamente cualquier color y aspecto.
Normalmente el proceso de pintado va precedido de una capa de imprimación y masilla. Esto suavizará ligeramente la superficie, rellenará los huecos y depresiones hasta cierto punto y preparará mejor la superficie para una capa (o capas) de pintura.
Además, la pintura también sirve en cierta medida para el propósito práctico de sellar. Aunque no es un sellador en sentido estricto, puede actuar como tal con un papel secundario. Dado el problema de porosidad que prevalece en la impresión 3D, este es un efecto beneficioso.
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Titulación Universitaria
Es hora de concluir este artículo. Pretende ser una guía completa sobre acabados superficiales en impresión 3D y esperamos que proporcione información útil. Sin embargo, es un tema enorme que evoluciona cada día más con la impresión 3D.
Además, si tiene más preguntas sobre el acabado de impresoras 3D, lea la sección de preguntas frecuentes a continuación o comuníquese con nuestros expertos para obtener orientación.
Preguntas frecuentes
¿Qué proceso de procesamiento de superficies en la impresión 3D es mejor?
Esto depende completamente de la aplicación. Porque cada método tiene sus ventajas y desventajas y es adecuado para una clase específica de productos. Si sólo te importa la estética, pintar o recubrir es la mejor opción. Si su producto tiene requisitos funcionales como conductividad eléctrica, debe considerar un material adecuado para galvanoplastia.
¿La impresión 3D ofrece un mejor acabado superficial que el CNC?
En general, el mecanizado CNC es superior a la impresión 3D en términos de rugosidad superficial. Sin embargo, con las técnicas de acabado de superficies y la selección correcta de impresora/método, esta diferencia se puede reducir significativamente.
