Fabricación de prototipos con impresión 3D
Actualmente bien es sabido por todo el mundo que la impresión 3D está revolucionando el mercado del prototipado rápido. Características como la facilidad y la sencillez que suponen usar esta tecnología la hacen una de las competitivas dentro del sector.
La impresión 3d viene pisando fuerte y viene para quedarse, la incorporación de nuevo materiales como la fibra de carbono y el nailon hacen posible que esta tecnología cada vez de opciones más interesantes a los diseñadores además de aumentar su popularidad.
Impresión 3D en fibra de carbono
Todos estamos acostumbrados a que cuando escuchamos las palabras “fibra de carbono” pensamos las grandes cualidades de este material pero a la vez en lo caro que resulta fabricar prototipos y en general proyectos con este material.
Lo cierto es que tradicionalmente la fibra de carbono se ha utilizado para piezas de alto rendimiento, es decir, para proyectos que necesiten pesar muy poco, que necesiten soportar altas temperaturas o que necesiten resistir esfuerzos a tracción muy grandes, además de que este material tan solo se utiliza en sectores muy nicho como por ejemplo la F1.
Esto es así en parte debido al coste que requiere fabricar una pieza con fibra de carbono, donde se necesita personal muy cualificado ya que es un proceso muy artesanal, además de espacios conocidos como espacios limpios para no contaminar las piezas.
Esta combinación de sucesos ha hecho que la fibra de carbono sea un material inalcanzable para mucha gente, sin embargo, hoy en día existen procesos de fabricación aditivos que consiguen utilizar la fibra de carbono para conseguir unas cualidades increíbles y acercando este material tan deseado al público.
Ventajas de la impresión 3D con fibra de carbono
Este material tiene unas características increíbles, tanto que sus propiedades mecánicas son similares a las del acero, pero con el peso de la madera o el plástico. La fibra de carbono pura es 5 veces más resistente que el acero, y 2 veces más rígida.
Algunas otras propiedades interesantes son:
- Rigidez
- Alta resistencia a tracción
- Bajo peso
- Alta resistencia química
- Alta tolerancia a la temperatura
- Baja expansión térmica
Las fibras de carbono se suelen combinar con otros elementos para mejorar las cualidades de estos y formar lo que se conoce como materiales compuestos. De normal la fibra de carbono se combina con polímeros, uno de los más conocidos y empleados es el nailon, del que seguramente hablemos en un futuro.
Todo lo previamente mencionado da como resultado que la fibra de carbono sea uno de los materiales más demandados a nivel industrial por todo el mundo, sin embargo, los sectores que más explotan este recurso son los siguientes:
-Aeroespacial. Enviar un solo kilo de peso al espacio cuesta unos 60.000$ según la empresa SpaceX, lo que hace que imprescindible reducir pesos en los lanzamientos.
-Automotriz. Sobre todo a nivel de alta competición la fibra de carbono es muy demandada, gracias a su gran rigidez, resistencia a tracción y bajo peso la hacen ideal para desarrollar cualquier pieza de alto nivel.
-Militar. El sector militar siempre busca la alta excelencia para el desarrollo de su material, lo cual hace imprescindible el uso de fibra de carbono.
-Ingeniería civil. Poco a poco se van incorporando nuevos materiales al sector de la construcción, y unos de los más novedosos y recientes es la fibra de carbono.
Procesos de impresión 3D con fibra de carbono
Existen dos formas de emplear la fibra de carbono en la fabricación aditiva.
Filamento de fibra de carbono
La primera de ellas se conoce como filamento de fibra de carbono. Este tipo de filamento consiste en mezclar el material matriz, el polímero, con pequeños trozos de fibra de carbono de menos de 1mm. Los materiales matriz más usados y conocidos son el PLA, el ABS y el nailon, de este último hablaremos más adelante en otro artículo. Gracias a este filamento la pieza final sale más rígida y dura que la de polímero original. El problema con este filamento es que la boquilla se puede obstruir, por eso se recomienda usar una boquilla de acero endurecido.
Refuerzo continuo de fibra de carbono
La segunda es conocida como refuerzo continuo de fibra. Esta técnica no corta en ningún momento las fibras de carbono, sino que las fibras se introducen dentro del polímero, por lo que la pieza es aún más resistente que el método anterior. De hecho, es tan resistente que es capaz de sustituir al aluminio 6061, uno de los más usados y reforzado con Si y Mg, pesando la mitad, claramente este proceso de impresión saca a relucir las ventajas de la fibra de carbono.
Si tu proyecto requiere materiales de alto rendimiento, la impresión 3D en fibra de carbono puede ayudarte a testear tu diseño rápidamente.
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