Prototipos impresos mediante la técnica de polvo cerámico

A medida que la tecnología de fabricación evoluciona, vemos un aumento de los procesos digitales innovadores para la industria del calzado. Se introducen técnicas nuevas y mejoradas, ofreciendo producción automatizada, impresión 3D, aplicaciones láser… todo ello, sin mermar la funcionalidad del producto, es decir, manteniendo su flexibilidad, confort, durabilidad y, por supuesto, incrementando la personalización, la adaptabilidad y el bienestar final del cliente.

Al respecto, el Centro Tecnológico del Calzado de La Rioja ofrece asistencia integral para la fabricación de prototipos, no sólo de calzado y, concretamente, el Departamento de Mecánica y Prototipado avanza en su especialización hacia la digitalización e impresión 3D.
Tanto el diseño como la elección de la tecnología y el material más adecuado pueden llegar a convertirse en tareas complejas que determinarán la obtención del resultado final deseado. Y es que, el diseño CAD, cada vez más flexible y sofisticado, permite a los profesionales del CTCR crear en la pantalla de un ordenador cualquier forma que se pueda imaginar. Pero en lo relativo al prototipado, la producción y la personalización, los avances son más limitados. Es decir, para que la rapidez y flexibilidad sean equiparables a la brillantez de los diseños, era necesaria la existencia de las impresoras 3D ya que ofrecen materiales y ventajas que permitirán a una empresa mejorar su prototipado y la producción a bajo volumen.

Así, cabe destacar que la impresión 3D o manufactura aditiva, con la que actualmente ya se trabaja, es un grupo de tecnologías de fabricación que, partiendo de un modelo digital, permiten manipular de manera automática distintos materiales y agregarlos capa a capa de forma muy precisa para construir un objeto en tres dimensiones.
Los tipos de impresión disponibles actualmente son de compactación, con una masa de polvo que se compacta por estratos, y de adición, o de inyección de polímeros, en las que el propio material se añade por capas.

Existe una gran diversidad de métodos disponibles para la impresión 3D. Sus principales diferencias se encuentran en la forma en la que se usan las diferentes capas para crear piezas. Algunos métodos como el modelado por deposición fundida (FDM) o el sinterizado selectivo por láser (SLS) utilizan fundido o ablandamiento del material para producir las capas, mientras que otros depositan materiales líquidos que son tratados con diferentes tecnologías.

En la siguiente tabla se resumen las principales tecnologías disponibles:

Cada método tiene sus propias ventajas e inconvenientes, por lo que algunas compañías ofrecen alternativas entre polvos y polímeros como materias primeras, según cuáles sean las necesidades del cliente. Generalmente las consideraciones principales a tener en cuenta a la hora de elegir una impresora son: la velocidad, el coste del prototipo impreso, el coste de la máquina, la elección y el coste de los materiales de trabajo y la capacidad que estos ofrecen para elegir el color.

En la actualidad, los cuatro procesos de fabricación aditiva más comunes son los que describen a continuación:

Sinterizado selectivo por láser (SLS)
Consiste en la colocación de una fina capa de material en polvo en un recipiente a una temperatura ligeramente inferior a la de fusión del material. Un láser sinteriza las áreas seleccionadas causando que las partículas se fusionen y solidifiquen. Se van añadiendo y sintetizando sucesivas capas de material hasta obtener el prototipo deseado. El polvo no solidificado actúa de material de soporte y puede ser reciclado para posteriores trabajos.

Impresión de polvo cerámico
Este proceso es un tipo de impresión por inyección que tiene ciertos parecidos con el anterior, pero contiene variaciones importantes. En primer lugar, se distribuye una capa de material en polvo de un determinado espesor sobre una base que se puede desplazar verticalmente. A continuación, se difumina de forma selectiva un líquido coagulante que reproduzca la sección deseada, uniendo las partículas del material en polvo entre sí. Entonces, la base baja, y se vuelve a extender una nueva capa de material, repitiendo el proceso sucesivamente.

Estereolitografía (SLA)
Consiste en la aplicación de un haz de luz ultravioleta a una resina líquida (contenida en un cubo) sensible a la luz. La luz ultravioleta va solidificando la resina capa por capa. La base que soporta la estructura se desplaza hacia abajo para que la luz vuelva a ejercer su acción sobre el nuevo baño, así hasta que el objeto alcance la forma deseada.
Estas tecnologías generalmente se diferencias de las dos anteriores en la mayor precisión dimensional y mejores acabados superficiales de las piezas. Por contrapartida, su precio es bastante más elevado, al igual que el coste de los consumibles y el mantenimiento del equipo.

Modelado por deposición de fundente (FDM)
Consiste en depositar polímero fundido sobre una base plana, capa a capa. El material, que inicialmente se encuentra en estado sólido almacenado en rollos, se funde y es expulsado por una boquilla en minúsculos hilos que se van solidificando conforme van tomando la forma de cada capa. En ocasiones también es llamado “fabricación de filamentos fusionados” y siempre ha sido común encontrarlo en las impresoras 3D más populares.

En conclusión, la impresión 3D evoluciona de manera real puesto que cada vez encuentra más aplicaciones en el campo industrial, generando continuamente nuevos modelos de negocio. Es especialmente adecuada para aquellas industrias que estén relacionadas con manufacturas de alto valor, como el calzado, cuyos prototipos tiene, en muchos casos, una geometría compleja y/o un componente elevado de personalización. En cuanto a su idoneidad para la industria del sector, la impresión de polvo cerámico y el modelado por deposición de fundente son las dos opciones que podrían ofrecer una mejor relación calidad-precio.

Desde el CTCR ofrecemos asistencia integral para el diseño 3D de cualquier modelo, desde una simple idea o un boceto en papel, y asesoramos sin compromiso en la elección de la tecnología y el material más adecuado para llevar a buen puerto los proyectos de una empresa.

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