Tablero con vetas de madera de Objet Acabado

Aplicaciones de acabado

Una, selle y embellezca las piezas impresas en 3D

Para prototipos que a penas de pueden distinguir de los productos moldeados con inyección, aplicaciones de herramientas avanzadas, y dispositivos personalizados duraderos que tienen un aspecto y una textura agradables, aplique algún procesamiento posterior sencillo a las piezas impresas en 3D.

Unión y pegado

Información general

Crea modelos que sobrepasen el tamaño del envolvente de la impresora 3D o combina piezas impresas en 3D con otros componentes.

Unión de piezas FDM

Para las piezas que son demasiado grandes como para ajustarse en una sola impresión, para impresiones más veloces y con menos material de soporte, o para piezas de características más finas, las piezas de división y unión del Fused Deposition Modeling (FDM) son una excelente opción. Hay muchos métodos, y más materiales, para la unión de piezas FDM.

Las principales consideraciones al seleccionar el método de unión son la fortaleza de la junta unida y la compatibilidad con cada material FDM. Para obtener datos sobre la resistencia, Stratasys llevó a cabo pruebas de laboratorio en la Universidad de Texas en El Paso con el fin de medir la fuerza de tracción. También se consideraron otros criterios, como el tiempo, el costo, la dificultad de la operación, la configuración de las piezas y el desempeño general. Sin embargo, la precisión de las piezas unidas depende de varios factores. Uno de ellos podría deberse a las características adhesivas, como la viscosidad, que influyen en la precisión. La capacidad del técnico, el estilo de la unión y el tipo de accesorio tendrán un impacto aun mayor.

Con el fin de ayudarte a seleccionar el enfoque de unión que más se adapte a tus necesidades, te presentamos una breve evaluación de los métodos comunes para unir piezas en diferentes materiales FDM.

Adhesivo (resina epoxi)

Por lo general, se usan dos piezas de resina epoxi para unir piezas FDM. Los componentes de resina epoxi se mezclan y luego se aplican con dispensadores, brochas o infiltración. La viscosidad varía entre delgada y de tipo masilla a espesa y pastosa, por lo que las técnicas de aplicación también serán diferentes. Después de la aplicación, se fijan o sujetan las secciones unidas mientras se cura la resina epoxi.

La duración del curado de la resina, las propiedades de material y la fuerzas de unión varían en las resinas epoxi, pero en general, son fáciles de usar. Ofrecen una excelente resistencia mecánica, además de su resistencia a altas temperaturas y a los químicos. Una de las ventajas de este tipo de adhesivo es que se trabaja entre 20 y 70 minutos, así que se pueden realizar ajustes después de acoplar las secciones. Sin embargo, esto requerirá períodos de curado prolongados. Si se curan a temperatura ambiente, las piezas no se deben manipular por muchas horas, y los ciclos de curado oscilarán entre uno y cinco días. Si se emplea calor durante el curado, se puede acelerar el ciclo significativamente.

Adhesivo (cianoacrilato)

El cianoacrilato es más conocido como Super Glue. Es un adhesivo de curado rápido que se puede utilizar para reparaciones rápidas, fáciles y para aplicaciones ligeras de unión. Basta con aplicar Super Glue a las superficies de ajuste para unir las secciones. El adhesivo se fija en pocos minutos. La fuerza de tracción de las piezas FDM adheridas con Super Glue es algo superior a la de los adhesivos de resina epoxi. Sin embargo, no es tan resistente a las altas temperaturas, a los químicos o a los solventes. Por lo tanto, la unión de piezas con Super Glue podría disminuir el rendimiento de las piezas FDM. Es por esta razón que se recomienda más para modelos de conceptos y formas, además de prototipos de ajuste, que para prototipos funcionales o piezas fabricadas.

Solvente

La unión con solvente se realiza al derretir químicamente el plástico presente en las superficies que se unirán. Se puede usar el cepillo para poner el solvente sobre las secciones que luego se unen y se fijan, o bien, se puede inyectar en una junta previamente unida o en una fisura existente. El solvente (líquido como el agua) se esparce por la superficie de la pieza, lo que mejora la fuerza de la reparación o unión. Se pueden usar varios solventes, pero el producto recomendado es SAME STUFF, de Micro–Mark. Este método logra uniones más resistentes que las de otros adhesivos. Tal como Super Glue, el proceso es fácil y la unión se fija en segundos. Otra similitud es que se puede aplicar en áreas difíciles de alcanzar, ya que el solvente escurre por las junturas o fisuras.

Una de las ventajas de Super Glue con respecto a la resina epoxi es que, después de la evaporación, la pieza unida contiene solo material FDM. Aunque la unión se fija en segundos, es necesario dejar que las piezas se curen por al menos ocho horas. Hay que fijarse que, si la pieza enfrenta temperaturas que excedan los 80 °C (176 °F), se podrían formar burbujas en la superficie. La soldadura por solvente no es adecuada para uniones PPSF o ULTEM 9085. Estos materiales FDM son resistentes a los químicos, por lo que la reacción de los solventes no será la esperada.

Soldadura de materiales plásticos con aire caliente

La soldadura de plástico con aire caliente se asemeja a la soldadura de metal con oxiacetileno. Sin embargo, un chorro de aire caliente reemplaza a la flama, y un filamento de material FDM reemplaza a la varilla de aporte. Para unir las piezas se arrastra lentamente una herramienta de soldadura con aire caliente a lo largo de la unión. El calor derrite el filamento y rellena las junturas. Este método logra uniones más resistentes que las de todos los otros métodos. También es rápido y barato.

Las piezas se pueden usar cuando se sientan frías al tacto. Como el material de unión es una pequeña pieza de plástico FDM, el costo es insignificante. Otra ventaja de usar el material FDM como medio de unión es que con ello se logra continuidad de material. La unión tiene las mismas propiedades y características que la pieza. Para lograr los mejores resultados, no se debe usar la soldadura con aire caliente en secciones de paredes finas. Además, el proceso requiere cierta habilidad, por lo que los resultados dependen de la experiencia y técnica del técnico.

Soldadora ultrasónica por puntos

Esta técnica se usa mucho en los procesos de producción, cuando se crea una unión permanente entre las piezas plásticas. La herramienta de soldadura ultrasónica por partes usa ondas sonoras para derretir áreas localizadas de la unión. Gracias a la disponibilidad de soldadores ultrasónicos portátiles, este método también se puede usar en prototipado de bajo volumen o en aplicaciones de fabricación digital directa. Si lo comparamos con otros métodos de unión la soldadura ultrasónica tiene pocas desventajas (o ninguna) más allá de la necesidad de comprar una herramienta de soldadura. Las áreas soldadas son más resistentes que el material que las rodea, aunque la fuerza de tracción no es tan fuerte como la de la soldadura con aire caliente o de las piezas no adheridas. A menudo, el sonotrodo de la soldadora ultrasónica, y sus extremos se pueden intercambiar. Hay muchos tipos de sonotrodos y extremos de soldadura disponibles; estos determinan el espesor del material que se puede soldar, el diámetro de la soldadura y el tipo de soldadura creada.

Como no hay que introducir ningún material en la unión, la precisión de la pieza o sus propiedades no sufren grandes cambios. Esto hace que la soldadura ultrasónica sea ideal para las aplicaciones médicas, que deben considerar la calidad de la pieza y su idoneidad para el contacto con tejido humano.

Cuando se necesita una fuerza mayor, la soldadura ultrasónica se puede usar junto con otros métodos. Sujeta las piezas individuales de la soldadura para fijar su posición y luego aplica adhesivos, solventes u otros agentes de unión. Este enfoque es muy útil para ensamblajes voluminosos o poco prácticos. La soldadura ultrasónica es rápida y barata. La pieza se puede usar inmediatamente después de finalizada la operación de soldadura. Además, como no se necesitan consumibles, el único gasto es el de la mano de obra directa.

Sujetadores (mecánicos)

Aunque este enfoque es un método de adhesión y no de unión, puede ser una alternativa eficaz. Hay muchos enfoques de fijación mecánica y de opciones de hardware que se pueden usar para unir piezas FDM. Un enfoque único para unir las secciones de forma mecánica es insertar un herraje de sujeción en la pieza FDM durante el proceso de creación. Al emerger de la máquina Fortus, los sujetadores están integrados dentro de la pieza.

Caso de cliente

“Queremos un automóvil limpio y eficiente energéticamente”, dijo Jim Kor, presidente y diseñador senior del grupo de ingeniería de KOR EcoLogic de la sede en Winnipeg. Su pasión por el medio ambiente le llevó a diseñar el principio de sustentabilidad para un nuevo automóvil (cuyo nombre clave es Urbee), que se creó con las capacidades de producción de Stratasys. El Urbee (automóvil eléctrico urbano con respaldo de etanol) para dos pasajeros, se diseñó para usar la menor cantidad de energía posible. Es capaz de alcanzar más de 85 km/l (200 mpg) en la carretera y 42,5 km/l (100 mpg) en la ciudad. Además, en la actualidad es el primer prototipo de automóvil cuya carrocería completa se creó mediante un proceso aditivo.

Al evaluar las opciones, Kor descubrió que fabricar los paneles del prototipo de carrocería con polímero reforzado con fibra (FRP, por sus siglas en inglés) o fibra de vidrio significaría crear tapones de escala 1:1 para cada panel de la carrocería, partiendo con la creación de una estructura de madera resistente o MDF, que luego se cubre con una espuma densa que se puede tallar a mano para darle forma. También, el tapón se podría tallar con una máquina de fresado CNC para conseguir una superficie más precisa.

“Una carrocería de fibra de vidrio habría tomado mucho tiempo”, dijo Kor. “Además, tendríamos que haber lidiado con el borrador o con la capacidad de la pieza para salir del molde.”

Luego de que uno de los diseñadores industriales de KOR recomendó Stratasys a Jim Kor, el equipo encontró una solución para su problema. Las conversaciones con los representantes de Stratasys ayudaron a que Kor comprendiera que todos los componentes exteriores se pueden crear y unir a través de las impresoras 3D Dimension y de los sistemas de producción Fortus 3D en RedEye On Demand (creación rápida de prototipos y servicios de fabricación digital directa en Stratasys).

Kor y sus colegas transformaron el modelo computacional escaneado del automóvil en nueve paneles de carrocería, primero al crear un modelo a escala 1/6 para comprobar el ajuste exacto de las piezas individuales. Esto le dio la confianza al equipo de que los paneles grandes no tendrían problemas.

El equipo, junto a Stratasys, seleccionó ABS como el material elegido y comenzó la creación del automóvil. Se crearon varios paneles principales de carrocería en Kor, en solo semanas del visto bueno. Lo que se completó en primer lugar fueron los paneles laterales y la puerta en tamaño natural. “Eran paneles de gran tamaño”, dijo Kor. “Las piezas encajaron a la perfección.” Stratasys creó y unió los paneles de carrocería restantes.

“Stratasys puede crear un tapabarros y ubicar el plástico justo donde es necesario”, dijo. “Es tan fuerte que es increíble. Es bueno para el medio ambiente, reduce los costos y no sacrifica la seguridad. Ya no tenemos que poner material donde no lo necesitamos. La tecnología FDM hizo que la modificación en el diseño del Urbee sea algo sencillo y eficaz”, dijo Kor. “También nos ayudó a cumplir nuestras metas medioambientales al eliminar la utilización de herramientas, el uso de máquinas y el trabajo manual. Si consigues un ensayo piloto sin la necesidad de herramientas, tienes ventajas.”

Kor se maravilló con la velocidad de la tecnología de producción FDM. “Es muy rápido conseguir piezas de carrocería que normalmente están listas en días o semanas”, dijo. “Con los otros métodos, tardamos meses.”

Jim Kor habla sobre la unión de piezas FDM de Urbee

“Se produjo un revestimiento de automóvil en tamaño real en plástico ABS para realizar pruebas funcionales del modelo Urbee. Algunas de las piezas eran demasiado grandes como para crearlas completas, así que se seccionaron en piezas a ser creadas en Fortus 900mc. Una vez creadas las partes, es necesario unir los componentes seccionados. Usamos el método de soldadura con aire caliente. Las partes divididas se fijaron mediante uniones de encastres de cola de milano, abrazaderas y tornillos de apriete. Luego, se soldaron las secciones donde corresponden. A continuación, se unieron todas las uniones exteriores y las nervaduras internas mediante el método de soldadura con aire caliente. Las nervaduras internas que no son parte de la estructura se unieron a través de una unión de solvente, ProWeld. Se lijaron las soldaduras para darle un acabado estético a la superficie externa y para pruebas funcionales.

Pegado de piezas de PolyJet

Las capacidades de sobremoldeado del Objet’s han reducido bastante la necesidad de crear modelos de los productos al pegar las piezas modeladas. En ambos casos, el pegado es necesario para crear una pieza más grande que la bandeja de construcción o para combinar piezas impresas en 3D con otros componentes. Afortunadamente, las piezas impresas en 3D de los fotopolímeros PolyJet se pueden pegar de forma rápida y sencilla mediante un pegamento doméstico simple y barato.

Para los modelos grandes, se puede dividir el diseño en varias piezas para impresión 3D mediante un software de herramienta de corte, para asegurarse de que las piezas se puedan conectar con precisión. Las piezas se pueden unir con pegamento instantáneo; también se puede usar un pegamento que requiera de un activador para controlar el tiempo de unión y para permitir el reposicionamiento.

Preimpresión de piezas para el pegado

Al imprimir piezas grandes, puede separar el diseño en varias partes y luego pegarlas para crear el ensamblaje completo. Puede hacerlo con el software CAD antes de finalizar el diseño, o con un software de manipulación de archivos STL después de completar el diseño CAD. Es importante considerar lo siguiente al pegar varias piezas juntas:

  • Encontrar una forma sencilla de conectar las piezas con precisión.
  • Mantener las propiedades dimensionales de las piezas pegadas, tal como se estableció en el diseño CAD.

El software de herramienta de corte Magics proporciona una forma sencilla e intuitiva para pegar varias piezas y conseguir estos objetivos. El software de herramienta de corte Magics tiene varias opciones disponibles. Se recomienda el siguiente procedimiento al usar esta herramienta de software:

  1. Oriente la pieza para que coincida con el sistema de coordinación natural de la pieza (es decir, vista frontal, vista posterior, vista izquierda, etc.). De esta forma, puede tener una perspectiva clara del lugar donde dibujar la línea de corte en relación con la pieza.
  2. Dibujar la línea de corte. Te recomendamos comenzar con un punto fuera del cuerpo de la pieza y finalizar con un punto al otro lado del cuerpo de la pieza; de esa forma, se crea una línea recta a lo largo de la pieza.
  3. Es posible elegir entre un triángulo (más adecuado para partes pegadas), cuadrado (adecuado para moldes), rompecabezas o un corte definido por el usuario. También puedes controlar el tamaño y el offset del tipo de corte.
  4. Asegúrate de agregar un espacio entre las piezas cortadas. Esto deja suficiente espacio para el pegamento y garantiza que la pieza final mantenga las propiedades dimensionales diseñadas. Ten en cuenta que el valor del espacio varía según el tipo de pegamento que se utiliza; el valor predeterminado recomendado es de 0,1 mm. Se crean dos archivos STL cuando se completa la operación de corte, y estos se pueden imprimir libremente en la bandeja.

Postproceso de las piezas para el pegado

Se recomienda el siguiente proceso antes de pegar las piezas:

  1. Una vez impresas las piezas, usa la estación de chorro de agua para limpiarlas.
  2. Cuando estén limpias, sumérgelas en una solución de hidróxido de sodio al 2 % diluido en agua entre 20 y 40 minutos. Esto elimina todos los residuos del material de soporte.
  3. Vuelve a enjuagar con agua
  4. Seca las piezas al aire libre o usa aire comprimido para acelerar el proceso de secado.

Tipos de pegamento recomendado

El tipo de pegamento que más usan los expertos de PolyJet es Super Glue (también denominado cianoacrilato). Por lo general, el cianoacrilato es una resina acrílica que se polimeriza rápidamente en presencia de agua (específicamente, de iones de hidróxido). A menudo, se usa ALTECO- ACE –D con un activador para controlar el tiempo de unión. También se puede usar un espray activador para endurecer los residuos a medida que se derramen en el modelo. Después, se pueden lijar para evitar que el exceso de pegamento se disperse en las piezas.

Para conseguir una unión instantánea, se debe aplicar el pegamento en la superficie deseada y luego rociarlo con el acelerador. Para obtener más información sobre pegamentos y acelerador, visita los siguientes vínculos:

Otros tipos de pegamento

Piezas rígidas

  • LOCTITE 401 – viscosidad media
  • Permabond Ultra Fast 792 – tiempo de curado ultra rápido, para todo propósito
  • Al-fix – incluye activador
  • Kleiberit 851.0 – con una tapa de aplicador fácil de usar

Piezas flexibles

  • Sico Met 8300 y Spray acelerador de alta velocidad — buenos para elastómeros
  • Permabond Black Magic 737 para piezas flexibles