En el sector de la impresión 3D, los fabricantes buscan cada vez más materiales compuestos porque ofrecen propiedades mecánicas más interesantes, especialmente en términos de resistencia. En este caso, el material en cuestión incluye una “matriz” (generalmente un termoplástico ) que se refuerza con fibras ( carbono , aramida, vidrio), lo que aumenta la resistencia de la pieza final, reduce su peso total e incluso reemplaza el uso de metal. Hoy en día, la mayoría de las impresoras 3D FDM de escritorio pueden imprimir filamentos compuestos siempre que tengan una boquilla de acero endurecido. Sin embargo, estas máquinas no permiten que las fibras se depositen directamente en el material de la matriz durante la impresión. Aun así, hay varios fabricantes que han desarrollado soluciones capaces de extruir tanto la matriz como las fibras para obtener piezas aún más resistentes. Por lo tanto, hemos seleccionado algunas impresoras 3D de materiales compuestos basadas en diferentes tecnologías, capaces de mezclar dos materiales durante la impresión; están ordenadas por orden alfabético.
9T Labs y su solución Red Series
Fundada en 2018, 9T Labs es un fabricante suizo especializado en la impresión 3D de materiales compuestos. Su proceso, la Tecnología de Fusión Aditiva, permite depositar fibras de carbono continuas en una matriz polimérica de forma automatizada y controlada. Esto se consigue mediante la Serie Roja, que comprende la unidad de impresión (Módulo de Construcción) y la máquina de posprocesamiento (Módulo de Fusión). La impresora 3D es capaz de colocar fibras continuas según la orientación y las trayectorias elegidas por el operador en la fase de diseño y preparación del archivo 3D. Esto optimiza el peso y el coste de la pieza, y garantiza una solidez óptima. Si algunas partes de la pieza no requieren fibras continuas, la impresora 3D las rellena con un polímero convencional o incluso con un plástico reforzado con fibras cortas. La máquina está equipada con varios sensores para monitorizar todo el proceso de impresión, así como con un sistema de gestión de la temperatura para minimizar la acumulación de humedad y garantizar una buena adhesión entre capas. Finalmente, si nos centramos en el Módulo de Fusión, la máquina permite el moldeo por compresión para lograr el mejor rendimiento en cuanto a acabado superficial, consolidación y calidad de la pieza.
Anisoprint y sus impresoras 3D de escritorio e industriales compuestas
Al pensar en soluciones de impresión 3D de fibra continua llave en mano, tanto para escritorio como para uso industrial, Anisoprint es inevitablemente una de las principales empresas que vienen a la mente. Liderado por Fedor Antonov y con sede en Singapur, el fabricante se ha dedicado a introducir una nueva tecnología de fabricación industrial con demanda global para estructuras optimizadas de materiales compuestos. Para ello, Anisoprint utiliza su tecnología patentada de coextrusión de fibra compuesta (CFC), que añade fibras continuas a un termoplástico base que incluye PLA, ABS, PETG y nailon, entre otros. Para sus soluciones de escritorio, en formato A3 (460 x 297 x 210 mm de volumen de construcción) y A4 (287 x 210 x 140 mm de volumen de construcción), es posible trabajar con compuestos de hasta 900 MPa. Por otro lado, la PROM IS 500 es la solución industrial de la empresa y es compatible con plásticos de alta temperatura (hasta 410 °C) como PEEK y PEI, con un volumen de construcción de 600 x 420 x 300 mm. Otra característica destacada del fabricante es la posibilidad de modificar la densidad del relleno compuesto o la dirección de las fibras para obtener piezas óptimas, lo que Anisoprint denomina «anisoimpresión».
Las dos soluciones de escritorio de Anisoprint, la A4 (izquierda) y la A3 (derecha) (créditos de las fotografías: Anisoprint)
Compuestos continuos
Fundada en 2015, Continuous Composites es una empresa que promueve el desarrollo de tecnologías innovadoras para la industria. Para solucionar los problemas de baja velocidad, materiales frágiles y pequeños volúmenes de fabricación, crearon la solución CF3D®. Este proceso de fabricación automatizado comienza con una fibra seca continua impregnada con una resina termoendurecible de curado rápido, que se deposita en el cabezal de impresión. El método elimina la necesidad de moldes, hornos y autoclaves, lo que proporciona un alto rendimiento del material a un menor coste. El uso de materiales compuestos ligeros confiere a la fabricación aditiva un alto nivel de rendimiento y funcionalidad. Además, la tecnología CF3D® permite imprimir fibras estructurales y funcionales en un solo paso.
Créditos de las fotografías: Continuous Composites
Impresoras 3D de materiales compuestos industriales de Impossible Objects
La empresa estadounidense Impossible Objects ha desarrollado CBAM 25, una tecnología de impresión 3D especialmente diseñada para materiales compuestos. Esta innovación está optimizada para trabajar con materiales como fibra de carbono y fibra de vidrio, combinados con polímeros de alto rendimiento como el nailon y el PEEK. Diseñada para satisfacer las exigentes necesidades de los entornos industriales, la CBAM 25 busca transformar la fabricación aditiva ofreciendo un alto rendimiento en velocidad y precisión. Esta tecnología es capaz de imprimir cada capa en menos de cuatro segundos, lo que permite producir piezas hasta 15 veces más rápido que las soluciones de la competencia en el mercado.
Markforged, un productor estadounidense de impresoras 3D de materiales compuestos
El reconocido fabricante estadounidense de impresoras 3D Markforged utiliza la tecnología de fabricación de filamento continuo (CFF) para extruir fibra continua capa a capa. Para ello, Markforged ofrece cuatro tipos de refuerzo: fibra de carbono, fibra de vidrio, kevlar y fibra de vidrio HSHT. Los materiales compuestos son compatibles con varias impresoras 3D de Markforged, incluyendo la serie Desktop (Onyx Pro y Mark Two), que combina calidad industrial y precio asequible, y la serie Industrial (X7, FX10, FX20), para piezas robustas y fiables, incluso con materiales de alto rendimiento y de gran tamaño.
Créditos de las fotografías: Markforged
Moi Composites y su tecnología CFM
Moi Composites es una empresa derivada del Politécnico de Milán, creada en 2018, que ha desarrollado su propia tecnología patentada, la Fabricación Continua de Fibra (CFM). Este método de impresión 3D, como su nombre indica, utiliza materiales compuestos de fibra continua. A diferencia de otras soluciones de esta lista, la CFM consiste en un cabezal de impresión que se integra en cualquier máquina CNC de más de cuatro ejes. El cabezal puede trabajar con materiales compuestos como fibras de carbono, aramidas, vidrio, materiales de origen biológico o natural, etc. Además, la empresa cuenta con un software personalizado que ayuda a optimizar tanto el diseño como la producción mediante algoritmos generativos inteligentes. El programa gestiona máquinas robóticas, controla la calidad de impresión y calcula la ruta completa del proceso, desde el diseño CAD hasta la impresión 3D. Las aplicaciones de la tecnología CFM son muy diversas. La empresa recomienda su solución para la creación de productos que requieren un alto rendimiento mecánico, durabilidad y funcionalidad. Por ejemplo, los sectores que más se pueden beneficiar son el energético, el aeroespacial, la construcción, el deportivo y el marítimo.
Créditos de las fotografías: Moi Composites
Curado térmico por láser de SphereCube para impresoras 3D de materiales compuestos
SphereCube es una empresa italiana dedicada a la fabricación de componentes compuestos de alto rendimiento. La empresa no utiliza moldes y trabaja para reducir el impacto ambiental. Su tecnología, el curado térmico por láser, permite crear piezas compuestas de alto rendimiento con refuerzo de fibra continua y matriz termoestable gracias al cabezal de extrusión y al sistema de 5 ejes de sus impresoras 3D de materiales compuestos. La impresora puede extruir los dos materiales en dos estados físicos diferentes: la matriz polimérica en estado fluido viscoso y el material de refuerzo en forma de fibra continua. Una vez finalizada la extrusión, se utiliza una fuente de calor para curar parcial o totalmente el material compuesto. Normalmente, se utiliza una fuente UV para la solidificación de estos materiales compuestos. El curado térmico por láser también permite procesar diferentes tipos de matrices termoestables y utilizar cualquier tipo de fibra de refuerzo continua, ya sea de origen natural o vegetal, como el lino y el cáñamo. Además, SphereCube ha patentado su propio método de preparación de la fibra de refuerzo mediante una máquina aglutinante. Gracias a su brillante trabajo, SphereCube fue seleccionado como uno de los ganadores del Formnext Startup Challenge 2022.
Créditos de la fotografía: SphereCube
Credito: https://www.3dnatives.com
