¿Cómo adoptar la impresión 3D de gran formato?

Uno de los componentes clave de una impresora 3D es sin duda, su bandeja de impresión que condiciona en parte el volumen de la pieza final. Actualmente es posible crear grandes estructuras ensamblando varias piezas juntas, o invertir en una máquina más grande con una gran bandeja de construcción. Algunas impresoras 3D de hoy en día ofrecen volúmenes de  hasta 1m³, lo que permite al usuario superar las limitaciones de una máquina más pequeña. En la mayoría de los casos, se basan en la tecnología FDM o de deposición de fundida, a menudo más fácil de instalar, manipular y, con mayor accesibilidad. 

Sin embargo, algunas otras tecnologías también permiten la creación de grandes estructuras, por ejemplo, la X Line 2000R de Concept Laser es una impresora 3D de metal que cuenta con un volumen de construcción de 800 x 400 x 500 mm. Durante los últimos años, las impresoras 3D de gran formato se han desarrollado para satisfacer las necesidades de los fabricantes. Entonces, ¿qué debes saber sobre la impresión 3D de gran formato? ¿Cuáles son sus beneficios? ¿En qué se diferencia de la impresión 3D «convencional»? ¡Hicimos algunas preguntas a tres expertos para obtener claridad sobre el tema!

Nuestro primer experto es Martin Back, Director Gerente de BigRep GmbH, responsable de la estrategia corporativa y las operaciones. La compañía alemana desarrolla y vende algunas de las impresoras 3D más grandes del mundo en el segmento FFF. Nuestra segunda experta es Susana Zühr, POS & 3D-Printing Projects Business Developer de Adaequo. Pioneros a España en impresión 3D de gran formato en retail y eventos, su  sede central se encuentra en Montmeló (Barcelona) y cuenta con dos sedes más en Madrid y París. Por último, pero no menos importante, hablamos con el Dr. Habib Dagher, quien es el Director Ejecutivo del Centro de Estructuras Avanzadas y Compuestos (ASCC) de la Universidad de Maine. El ASCC es un centro líder mundial en investigación, educación y desarrollo económico centrado en las ciencias de los materiales, la fabricación y la ingeniería de materiales compuestos y estructuras.

Tecnología y materiales para impresión 3D de gran formato

Como se mencionó, la mayoría de las impresoras 3D con un gran volumen de construcción son máquinas FFF. Existen otras tecnologías como la estereolitografía (SLA) o la Multi Jet Fusion, pero son más caras y más difíciles de adoptar. Si nos centramos primero en las impresoras 3D FFF, uno de los pioneros en el sector es el fabricante alemán BigRep, que ha desarrollado máquinas con un volumen de impresión de hasta 1m3. Los materiales más utilizados en el segmento FFF son PLA y PETG. Algunos fabricantes de impresoras 3D están fabricando máquinas capaces de imprimir con materiales de alto rendimiento, Martin Back de BigRep comenta: “Junto con BASF, estamos desarrollando continuamente materiales de alto rendimiento adecuados para uso industrial. PLX y PA6 / 66, por cierto, son dos nuevos materiales que hemos introducido ahora, especialmente diseñados para aprovechar la velocidad, precisión y calidad de las impresoras 3D de gran formato «.

Otros materiales de alto rendimiento como PEEK, PEKK o ULTEM pueden ser difíciles de usar en la impresión 3D de gran formato, ya que requieren una cámara calefactada, y dicha cámara es naturalmente mucho más grande que para las impresoras 3D de escritorio. Cuanto mayor es el volumen de construcción, más difícil es controlar los parámetros que permiten imprimir con materiales técnicos. Sin embargo, algunas impresoras 3D, incluidas las máquinas BigRep, pueden trabajar con estos materiales. Tractus3D es otro fabricante de impresoras 3D que ha desarrollado una gama de máquinas para aplicaciones de alto rendimiento.

Impresoras 3D BigRep | Imagen a través de BigRep

En el caso del equipo de Adaequo, ello han invertido en la tecnología de Massivit 3D esta empresa israelí ha desarrollado su propia tecnología: GPD (Gel Dispensing Printing), impresión 3D a través de materiales en gel, tecnología que potencia colores y modelos. Muy valorada para el sector de la arquitectura y el diseño. “La compra de la MASSIVIT 1800 Pro es principalmente por las dos características que la distancian de todas las demás tecnologías 3D existentes en el mercado internacional: tamaño y velocidad. En el sector de la comunicación visual éstas son las principales características que priman”, nos cuenta Susan.

Por otro lado, en la Universidad de Maine, los investigadores afirman haber creado la impresora 3D termoplástica más grande del mundo: es capaz de imprimir objetos de hasta 18 m por 6 m de ancho por 3 m de alto. La universidad tiene alrededor de dos décadas de experiencia en el procesamiento basado en extrusión de termoplásticos de base biológica. De hecho, su investigación se ha centrado en el desarrollo de materiales 100% biológicos y 100% reciclables para la impresión 3D de gran formato. El Dr. Habib Dagher explica: “Estamos enfocados en desarrollar nuevas resinas de base biológica reforzadas con fibras biológicas, celulosa y nanocelulosa. El sistema de material elegido depende de la aplicación. Se adapta la resistencia y rigidez de los materiales para la aplicación. Producimos nuestros propios gránulos de material en el laboratorio y podemos producir gránulos a 500 libras por hora. Estos gránulos alimentan nuestra impresora 3D «. Como puedes ver, la elección es amplia. A veces, tendrá más sentido hacer piezas por separado en una máquina más pequeña, ensamblándolas juntas para hacer una pieza grande.

Impresión 3D de un proyecto de alien. Créditos: Adaequo.

¿Qué debe ser considerado al elegir una GRAN impresora 3D?

Encontrarás en nuestra lista de máquinas XXL una amplia variedad de máquinas FFF con gran volumen de construcción. Sin embargo, si está buscando imprimir piezas grandes, ¿qué debes tener en cuenta? Esencialmente, la diferencia entre las máquinas viene en la calidad de las piezas y la velocidad a la que se fabrican. En gran medida, esto está determinado por la calidad del extrusor. Por supuesto, los materiales también juegan un papel en la calidad y velocidad de impresión. La velocidad es esencial, ya que la impresión en 3D de una pieza grande puede convertirse rápidamente en un proceso muy largo. Al mismo tiempo, acelerar demasiado el proceso podría socavar la calidad de la pieza. Los pasos de procesamiento posterior para FFF son sencillos para llegar al acabado deseado. Martin Back agrega: “Hay tres técnicas principales. La molienda, el arenado y el granallado se encuentran entre los procesos sustractivos más comunes para FFF. Con diferentes recubrimientos, tales como galvanoplastia (recubrimiento de metal), recubrimiento líquido y laminado, se pueden optimizar las propiedades funcionales como la resistencia, la resistencia a la temperatura y la adhesión «.

Impresión 3D de gran formato.Créditos: Adaequo.

Dependiendo de la utilización que se le vaya a dar a la pieza creada se tendrá que recurrir a un postratamiento, aunque la piezas que salen de la impresora 3D MASSIVIT 1800 Pro están casi listas para su utilización debido a que se puede elegir hasta 8 calidades de impresión, Susan nos da las siguientes recomendaciones: “Es recomendable dejar las piezas un tiempo para que se acaben de secar. Dependiendo de su función, la pieza deberá ser lijada o no para, por ejemplo, eliminar las capas de impresión y dejar la pieza lisa. Además, se puede aplicar cualquier tipo de post-procesado: desde pintura, vinilos e incluso cromar”. 

Las aplicaciones de la impresión 3D de gran formato

La impresión 3D de gran formato toca muchos sectores, ya sea para producir prototipos, herramientas o incluso piezas de uso final, como accesorios de iluminación, patas de mesas, capós de automóviles, etc. En realidad, la fabricación aditiva de gran formato no es tan diferente de la impresión 3D “convencional”, en términos de posibles aplicaciones. De hecho, ofrece igualmente muchos beneficios sobre los procesos de fabricación convencionales, como la libertad de diseño, plazos de entrega más cortos, personalización y menores costos para el desarrollo de productos. En el caso de Adaequo, la utilización de la impresión 3D de gran formato les ha abierto las puertas al desarrollo de múltiples proyectos en comunicación audiovisual: “Fabricamos todo tipo de piezas en función del sector: desde piezas de marcas de cosmética o alimentación sobredimensionadas para escaparatismo, zona selfie o eventos a piezas únicas de interiorismo o prototipaje industrial para maquetas 1:1 de gran formato. Esta gran variedad de opciones nos permite abrirnos a nuevos sectores y mercados”. 

Impresión 3D de la motocicleta NERA. Créditos: BigRep.

Además, BigRep es un ejemplo perfecto de lo diversos que pueden ser los proyectos: la compañía ha colaborado en varios proyectos utilizando sus impresoras 3D de gran formato, incluido el prototipo de motocicleta NERA totalmente impreso en 3D, o los más recientes scooters submarinos AMAZEA 75% impresos en 3D.

Habrás escuchado, que en la Universidad de Maine, desarrollaron un barco impreso en 3D, 3Dirigo. Este es un barco de 7 metros de largo diseñado por el socio de la industria Navatek, líder en diseño de barcos. El bote se imprimió en 3D con la impresora 3D de ASCC en 72 horas. El Dr. Habib Dagher explica: “El Centro de Compuestos de UMaine recibió $ 500,000 del Instituto Tecnológico de Maine para formar un grupo tecnológico para ayudar a los constructores de barcos de Maine a explorar cómo la impresión 3D a gran escala utilizando plásticos económicos llenos de celulosa puede proporcionar a la industria una ventaja competitiva. La fabricación actual de herramientas compuestas directas marinas implica una técnica de construcción de varios pasos que utiliza marcos de acero, revestimiento de madera contrachapada, un sustrato de poliestireno mecanizado cubierto con fibra de vidrio epoxi y pasta de herramientas a base de epoxi para el mecanizado final y la aplicación de revestimiento. El uso de la impresión 3D a gran escala para fabricar herramientas marinas reciclables de base biológica ofrece un proceso más eficiente de fabricación y aplicación final de mecanizado y recubrimiento que reducirá los tiempos de entrega de la creación de herramientas. La combinación de fabricación aditiva utilizando materiales rentables y con biocombustible es un cambio potencial para los sectores de la industria de construcción de barcos al reducir los costos y los plazos de entrega «.