Fabricación aditiva y humedad

La fabricación aditiva está ganando ritmo rápidamente como una tecnología de fabricación industrial comercialmente viable que sigue las tendencias globales de producción bajo demanda, personalización y la necesidad de ahorrar tiempo, dinero y materiales. Ya sea que se fabriquen piezas de plástico o de metal, algunas materias primas, como polvos, resina o filamentos, son higroscópicas, lo que significa que absorben la humedad del aire ambiental circundante. Los altos niveles de humedad dentro de la materia prima pueden cambiar sus propiedades químicas y afectar negativamente la calidad del producto final. 

Fabricación aditiva de metales 

La fabricación aditiva de piezas metálicas se está volviendo cada vez más popular porque puede ofrecer nuevas soluciones que no están disponibles con las técnicas de fabricación tradicionales. Ahora tenemos al alcance de la mano nuevas formas y técnicas que antes eran muy caras o incluso imposibles de diseñar utilizando métodos tradicionales de fundición y mecanizado. Los productos fabricados con una impresora 3D pueden ser significativamente más livianos e igual de fuertes, o incluso más fuertes, que sus equivalentes producidos con métodos convencionales. Estas características se valoran especialmente en aplicaciones relacionadas con la aviación donde las tolerancias son extremadamente estrictas, y cada gramo de metal ahorrado se traduce en grandes ahorros en el análisis del ciclo de vida del producto. 

Otra ventaja significativa en la impresión 3D de metal es la velocidad de impresión y la tasa de producción mejoradas. Esta tecnología ya está desafiando los métodos de fabricación tradicionales en los mercados de producción en masa. La capacidad de reproducir productos de alta calidad es esencial para la producción en masa y las aplicaciones críticas de uso final, como componentes aeroespaciales, automotrices o médicos. 

La humedad juega un papel importante en muchas etapas de la cadena de fabricación, por lo que, para garantizar una calidad constante, es esencial asegurarse de que las condiciones en las instalaciones a lo largo de la cadena de producción sean estables. Las instalaciones de fabricación y almacenamiento de equipos y materiales deben tener temperatura y humedad controladas para garantizar un producto de alta calidad. 

La fabricación aditiva de alta calidad requiere materia prima de alta calidad. Los materiales en polvo como el aluminio o las aleaciones de titanio utilizados en el proceso de fusión selectiva por láser (SLM) son sensibles a la humedad ambiental. Si el polvo absorbe demasiada agua del aire circundante, sus características químicas pueden cambiar drásticamente y provocar una pérdida de calidad de impresión. Todas las condiciones de almacenamiento, ya sea dentro o fuera de la impresora, deben monitorearse cuidadosamente para garantizar que la materia prima cumpla con las especificaciones del fabricante. 

Con los metales, independientemente del método de impresión 3D utilizado, existe un proceso de sinterización o fusión que fusiona el polvo metálico con la pieza de metal sólido. La sinterización debe tener lugar en un ambiente inerte con bajos niveles de oxígeno y humedad. Este puede ser un entorno hostil para cualquier dispositivo de medición, pero las condiciones también se pueden monitorear indirectamente a través de la medición del punto de rocío de los gases de entrada y salida. 

Fabricación de aditivos plásticos 

La humedad es un enemigo conocido de los plásticos. Como muchos polímeros son higroscópicos, absorberán la humedad del aire circundante. Como fabricante, no desea que su materia prima cambie sus propiedades; el objetivo es mantenerla lo más consistente posible. Esto requiere un control de la humedad de alta calidad en toda la cadena de producción, desde la fabricación de filamentos hasta el proceso de impresión 3D en sí. 

La fabricación de filamentos fundidos (FFF), también conocida como modelado por deposición fundida (FDM), utiliza un filamento de material termoplástico extruido a la plataforma de impresión capa por capa. Estos filamentos están hechos de una variedad de polímeros como ABS (acrilonitrilo, butadieno, estireno), PLA (ácido poliláctico) o PA (poliamida, más comúnmente conocida como nailon). Todos estos polímeros tienen la capacidad de absorber agua, y la cantidad depende del tipo de polímero y de la humedad relativa del aire ambiente. Los efectos provocados por la humedad también dependen del material. 

Algunos materiales, como el ABS, pueden soportar concentraciones relativamente altas de humedad sin ningún impacto en la resistencia del material, pero aún pueden surgir problemas durante la extrusión. Cuando el ABS se calienta por encima de los 200 ° C, la humedad absorbida se evaporará y se convertirá en vapor. Esto causa problemas en la calidad de impresión ya que el vapor afectará el flujo de material. Algunos materiales, como el PA (nailon), también sufren hidrólisis. Esto significa que las moléculas de agua dañan las cadenas de polímero durante la extrusión y el material pierde su resistencia a la tracción. 

Conclusión 

Ya sea que fabrique sus piezas de metal o plástico, deberá mantener un estricto control sobre las condiciones en todas las partes de su instalación. Para evitar cualquier problema de calidad de producción causado por la humedad, necesita mediciones precisas.