EL DISEÑO en la FABRICACIÓN ADITIVA

Sabemos que para la fabricación en 3D los procesos están estrictamente asociados a técnicas de diseño, que existen reglas, herramientas de diseño de los cuales dependerá la optimización del diseño para luego imprimirse en 3D…

Orientación y optimización de la pieza

Los expertos nuestros han coincidido en que la orientación de la pieza es un aspecto crucial muy importante al diseñar una pieza.  Esto es, la ubicación de la pieza en la plancha de la impresión. Hará la definición, en gran parte, de la calidad final de la pieza, de la distribución de calor, de los soportes necesarios, etc. También la optimización topológica es un método que apunta en esta dirección. Aún así, se aplica especialmente en los procesos de lecho de polvo. Existe desde hace más de 20 años, pero se ha industrializado con el desarrollo de fabricación aditiva. 

Elvira lo define así: «una de las técnicas más importantes es la optimización multifuncional, o también llamada multifísica. En algunos casos se corresponderá con la optimización topológica – o en masa – cuando lo que se busque aligerar sea el peso. Pero en otros casos el objetivo buscado puede ser optimizar la transmisión de calor, o mejorar el flujo en conductos según unos caminos o canales determinados, o conseguir una respuesta determinada en frecuencia en un reflector o en una antena… En esos casos la función objetivo a optimizar será otra, diferente de la masa, o será una combinación de varias. Las aplicaciones son numerosas y es importante tener las herramientas adecuadas».

Estructuras Lattice…

Ya los expertos nuestros están centrados en la definición de estructura lattice. Esta es una opción de optimización. Está en la búsqueda de reducción de la masa de la pieza, pero, buscando mantener la integridad estructural. Se basa en la creación de una red de mallas, de nodos. Estos generalmente se acercan a una red de panal. Es un diseño muy difícil de obtener por medio de un método de fabricación de tipo convencional. Las ventajas de este diseño son muy variadas. Brindan una óptima relación de resistencia-peso. Esto debido a que los materiales pueden ser eliminados en las zonas críticas de la pieza. Absorción de los impactos, y al mismo tiempo, protección contra los impactos. Es muy importante en ciclismo.

Al respecto Daniel Pyzak comenta: «Las estructuras lattice pueden mejorar el peso o el intercambio de calor y, por lo tanto, el rendimiento final de la pieza». Elvira León agrega: «estas estructuras nos permiten incluso modificar localmente el comportamiento de un componente, aportando propiedades al sólido diferentes de las del material con el que se fabrica».

El impacto del diseño en el posprocesamiento

Para muchos de los usuarios, el postratamiento lleva mucho tiempo. Es considerado tantas veces un proceso caro y tedioso. Según Elvira León: «El coste del postprocesado en los procesos industriales más comunes puede oscilar entre un 60% y un 300% respecto a la impresión. Si hablamos de tiempo, es posible que su impacto sea de varias veces el tiempo de la impresión». Razón por la cual es importante minimizar estos pasos lo más que se pueda, desde el inicio del diseño.

Ravi Kunju, de Altair señaló que ahora existen tres tipos de postprocesamiento: térmico, mecánico y termomecánico. El primero actúa eliminando las tensiones residuales.  El postratamiento mecánico está centrado en la eliminación de las estructuras del soporte. Él explica: «El postratamiento puede tener un impacto significativo en la orientación de las piezas, la extracción del soporte, el enclavamiento de varias partes, etc. Al diseñar para la fabricación aditiva (DFAM) debes tener en cuenta todos estos aspectos en relación con el volumen y los costos de producción».

Daniel Pyzak aconseja la reducción de la cantidad de soportes impresos, o si no,  eliminarlos, especialmente en fabricación aditiva de metal. Y añade: «Otra forma es integrar estos soportes, es el trabajo del diseñador y no del operador de la máquina, al diseño de la pieza misma. ¡Ya no necesitaremos eliminarlos! Hoy en día, muy pocas piezas se han diseñado de esta manera, pero es una idea prometedora».

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