La impresión 3D con material ULTEM es un mercado de rápido crecimiento, ya que la impresión 3D permite fabricar piezas más rápido, más barato y de manera más flexible en comparación con los métodos de fabricación tradicionales. Sin embargo, la impresión 3D con Ultem requiere hardware de impresión 3D de última generación. Las impresoras 3D industriales miniFactory han sido desarrolladas para polímeros de alto rendimiento como la impresión 3D con ULTEM, y cada detalle ha sido cuidadosamente pensado para obtener los mejores resultados.
PEI (Polieterimida) es un polímero amorfo de alto rendimiento que es más conocido por su nombre comercial ULTEM®. Existen dos versiones conocidas del material disponibles como material para impresión 3D: ULTEM AM9085F y ULTEM AM1010F (PEI9085 y PEI1010). Ambos materiales solo pueden imprimirse en 3D con tecnología FFF debido a sus altas temperaturas de procesamiento.
ULTEM9085 es especialmente adecuado para su uso en aviones, trenes, barcos y otros vehículos que requieren materiales aprobados o certificados con protección contra incendios y buena resistencia mecánica. Este material, por ejemplo, se puede utilizar en sistemas de ventilación, pestillos, carcasas y conductos para cables. Ofrece una alta resistencia a la temperatura y puede soportar una temperatura constante de 170°C. Además, presenta una buena resistencia al impacto y, gracias a su excelente relación resistencia-peso, es una buena alternativa a las piezas metálicas.
ULTEM1010 tiene una resistencia y rigidez excepcionales bajo exposición prolongada al calor. El material soporta una temperatura constante de 210°C, tiene una excelente estabilidad hidrolítica y es muy adecuado para la esterilización por vapor repetida. Esto hace que el material sea extremadamente versátil y es uno de los polímeros ultrapolymer más utilizados por nuestros clientes. ULTEM1010 presenta una alta resistencia a los productos químicos.
Hasta ahora, las piezas de ULTEM se han producido mediante moldeo por inyección o mecanizado. Sin embargo, ahora la impresión 3D permite aplicaciones de materiales más amplias. Se sabe que la impresión 3D destaca en áreas donde los métodos tradicionales de fabricación enfrentan desafíos en términos de costos y volúmenes de producción. Con la impresión 3D, la tecnología miniFactory Ultra ya no depende de las formas almacenadas, sino que puede producir piezas más grandes sin desperdiciar material y a un costo significativamente más bajo que antes.
El desafío del mecanizado es el desperdicio de material. Además, se requiere un centro de mecanizado independiente y software para cada parte que se vaya a fabricar. El moldeo por inyección es una buena solución cuando se trata de grandes lotes de producción. Sin embargo, el moldeo por inyección de los polímeros ULTEM difiere del moldeo por inyección de muchos plásticos industriales en que los moldes deben calentarse hasta 175°C. El dispositivo de impresión 3D miniFactory Ultra puede producir 1 o 100 piezas al mismo costo por pieza. Cada pieza también puede ser diferente, y preparar un archivo CAD para la impresión 3D no toma más de cinco minutos. En consecuencia, la impresión 3D es un método de fabricación extremadamente flexible y rápido, donde la libertad de diseño y la personalización en masa son las mejores herramientas del diseñador.
La estructura de costos de una pieza impresa en 3D difiere sustancialmente de las producidas mediante métodos de fabricación tradicionales. Independientemente del método utilizado para fabricar la pieza de ULTEM, la pieza debe ser primero diseñada con software CAD. El programa de impresión utilizado por miniFactory Ultra utiliza un archivo STL para crear un programa para la pieza que se transfiere a una impresora 3D. Se tarda unos 30 minutos desde el momento en que se enciende la impresora 3D hasta el inicio de la impresión, que lleva unos 10 minutos para que el operador lo complete. En la impresión 3D, las piezas se producen añadiendo material, por lo que el desperdicio de material no es un problema. Esto significa que los costos de material solo dependen del peso de la pieza y sus dimensiones o complejidad no tienen impacto en los costos.
Después de invertir en una impresora 3D miniFactory Ultra, las piezas se pueden fabricar incurriendo solo en costos de material. El consumo de electricidad, por ejemplo, no se convierte en un gasto significativo. Para agilizar aún más la producción, un solo operador puede gestionar múltiples impresoras 3D Ultra.
La impresión 3D de materiales ULTEM requiere un dispositivo de tecnología FFF diseñado para la impresión 3D de ultrapolímeros. miniFactory Ultra está optimizado para la impresión 3D de plásticos especiales, y nuestra tecnología ofrece una solución técnica que permite temperaturas de procesamiento muy altas, el presecado de materiales y el mantenimiento de materiales. Además, el software de control de calidad AARNI que hemos desarrollado garantiza la uniformidad de las piezas y genera documentos de fabricación para las piezas ULTEM impresas en 3D.
Los materiales ULTEM tienen una temperatura de transición vítrea extremadamente alta de hasta 217°C (para comparación, el ABS tiene una temperatura de transición vítrea de 85°C). Para la impresión 3D de materiales amorfos como ULTEM, es esencial mantener la temperatura de la cámara de impresión cerca del punto de transición vítrea del material durante la impresión. Esta es la única manera de asegurar que las piezas sean dimensionalmente precisas y mecánicamente resistentes, sin tensiones internas. La impresora 3D miniFactory Ultra ha sido desarrollada para polímeros de alto rendimiento como ULTEM, que requieren altas temperaturas de procesamiento. Si el material se imprime en una cámara de impresión que está claramente más fría que Tg (temperatura de transición vítrea), la pieza que se imprime se enfría de manera desigual. A su vez, esto conduce a altas tensiones mecánicas, deformaciones y, en el peor de los casos, a la fisuración de la pieza. Con la impresora Ultra 3D, puede imprimir piezas ULTEM en un proceso optimizado, donde la alta temperatura de la cámara garantiza piezas de alta calidad.
Por ejemplo, la temperatura de transición vítrea del ULTEM1010 es de aproximadamente 217°C, por lo que la temperatura óptima en la cámara de impresión durante la impresión es de aproximadamente 215°C. Si la temperatura cae por debajo de 210 grados, la pieza estará sujeta a tensiones claras debido al enfriamiento desigual.
La temperatura de transición vítrea del ULTEM9085 es de aproximadamente 185°C, lo que significa que la temperatura óptima en la cámara de impresión es de aproximadamente 180°C. Esto significa que una temperatura uniforme y suficientemente alta en la cámara de impresión es, con mucho, el factor individual más importante en la impresión 3D de polímeros de alto rendimiento cuando se busca obtener piezas de calidad. Cuando el proceso de impresión en sí está completo, la cámara se enfría lentamente y de manera uniforme, para que la pieza también se enfríe lentamente y no sufra tensiones adicionales.
La temperatura de la plataforma de construcción no es crítica para el resultado del proceso. En dispositivos cuya cámara de impresión no puede calentarse hasta la temperatura de transición vítrea del material, la plataforma de impresión solo sirve para mantener la pieza en la plataforma y evitar que el material se deforme y distorsione con la ayuda de varios adhesivos. Si bien este método puede producir piezas de buen aspecto en algunos casos (piezas pequeñas), no puede evitar las tensiones internas en el material, lo que puede perjudicar significativamente sus propiedades. El miniFactory Ultra también tiene una plataforma de construcción calentada que puede calentar hasta 250°C. Esto mejora el precalentamiento del dispositivo y ayuda a mantener una temperatura homogénea en la cámara.
La temperatura óptima de la boquilla para los materiales ULTEM es de 360-385°C, dependiendo del equipo de impresión 3D y de cómo se mide la temperatura final de la boquilla de cada dispositivo. Dado el amplio rango de procesamiento de los termoplásticos, la temperatura de impresión no es tan crítica como la temperatura de la cámara de impresión. A medida que aumenta la velocidad de impresión, también debe aumentar la temperatura de la boquilla para asegurar una potencia de fusión suficiente. Las boquillas del miniFactory Ultra pueden calentarse hasta 480°C, por lo que la impresión 3D del material ULTEM es sencilla.
Al igual que la mayoría de los polímeros, los materiales ULTEM son sensibles a la absorción de humedad, lo que debilita la calidad de impresión. Es extremadamente importante que los materiales se pre-sequen de acuerdo con las instrucciones. Sin embargo, lo más importante es que el material también debe mantenerse seco durante el proceso de impresión. Con una humedad relativa superior al 50%, el material perfectamente pre-secado recoge tanta humedad en solo unas pocas horas que la calidad de impresión disminuye. La impresora 3D miniFactory Ultra cuenta con una cámara calefaccionada para filamentos que pre-seca el material para un uso óptimo y mantiene la humedad alejada del material durante la impresión. Esta característica permite imprimir siempre con la misma alta calidad, evitando problemas relacionados con la humedad.
Gracias al proceso de impresión óptimo del miniFactory Ultra, no se requiere ningún procesamiento posterior especial, y la pieza está lista para usarse inmediatamente después de la impresión. Esto es posible gracias a la temperatura óptima de impresión de la cámara durante el proceso y el enfriamiento lento y uniforme posterior. En una impresora 3D Ultra, esto sucede automáticamente, es decir, no se requiere intervención del usuario. En procesos subóptimos, los errores del proceso no pueden corregirse mediante recocido ni ningún otro procesamiento posterior.
Si la pieza tiene estructuras de soporte impresas con material de soporte para Ultem, se pueden quitar de la pieza después de enfriarse. Los materiales de soporte para polímeros de alto rendimiento son casi siempre materiales de soporte llamados rompibles, es decir, deben retirarse siempre a mano con las herramientas proporcionadas. Sin embargo, se debe tener cuidado al retirar los materiales de soporte y usar el equipo de protección adecuado para garantizar la seguridad. También han aparecido algunos materiales de soporte solubles en agua.
Estos materiales funcionan bien en una cámara de impresión por debajo de 150°C. Es decir, si se utiliza un material de soporte soluble en agua con ULTEM, la pieza puede no imprimirse a la temperatura óptima, lo que a su vez provoca las debilidades mencionadas anteriormente en la propia pieza.
Las impresoras 3D industriales miniFactory cuentan con dos boquillas. Esto permite al dispositivo imprimir incluso piezas complejas de ULTEM con material de soporte rompible, que es relativamente fácil de eliminar, a la vez que asegura las propiedades mecánicas óptimas de la pieza.
Las piezas impresas en 3D de ULTEM son adecuadas para muchas aplicaciones. Cuando las piezas están destinadas a aplicaciones finales, los productores deben asegurar un proceso de impresión óptimo y evitar errores de fabricación. Cuando se sostiene una pieza impresa en 3D en la mano, nadie puede decir cómo se imprimió la pieza, si la cámara de impresión alcanzó la temperatura óptima o si estuvo claramente por debajo de la temperatura de transición vítrea. La mejor manera de asegurarse de esto es solicitar un informe de control de calidad para la pieza impresa que incluya toda la información sobre el proceso de fabricación de la pieza.
Esto aumenta la confianza en las piezas impresas en 3D y permite a las empresas utilizar el pensamiento de "muestra maestra" en la fabricación de repuestos. miniFactory AARNI es una herramienta innovadora de monitoreo de procesos que funciona con la impresora 3D miniFactory Ultra. Con AARNI, recibe toda la información visualmente para cada impresión, asegurando constantemente la calidad de las piezas ULTEM impresas.
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