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INTRODUCCIÓN A LA IMPRESIÓN 3DY MATERIALES COMPUESTOS DE INGENIERÍA PARA IMPRESIÓN 3D

FABRIZIO ALVAREZ / ESTEBAN RUIZ-TAGLE

Introducción rápida a la impresión 3D: Historia, Tecnologías,

Materiales, Aplicaciones, Efectos Globales, Beneficios y Valor

Materiales compuestos de ingeniería: PA-CF, HSHT y PA-CFF

reforzado con fibra de vidrio, fibra de carbono y kevlar

Agenda

- Capitulo 1

- Capitulo 2

INTRODUCCION RAPIDA A LA IMPRESIÓN 3D

CAPITULO 1

¿Qué es Impresión 3D?4

Diseño CAD 3D Impresora 3D Pieza física

¿Qué es Impresión 3D?5

Fuente: Sculpteo.com

La impresión 3D es una tecnología que permite materializar un proyecto desde el diseño a la fabricación por uno mismo

“” Búsqueda en Google por “3D Printing”:

Cerca de 40,500,000 resultados (solo 1% está en español)

Proceso de Impresión 3D6

MODELO 3D CAD

REPLICA 3D EN STL

SLICER

CAM (G-CODE)

IMPRESIÓN 3D

POST-PROCESO

LA PIEZA FISICA

Diseño CAD en 3D

Archivo digital con datos tridimensionales de forma

Archivo digital con instrucciones en código para construir objeto por capas

Software que divide en capas archivo 3D para preparar la impresión 3D

Proceso de fabricación aditiva de objeto capa por capa ya sea por deposición o curado de material plástico o metálico

Proceso de limpieza y acabado del resultado de la impresión 3D

Evolución de la Impresión 3D7

1990 2010

• Primeras investigaciones en tecnologías aditivas

• Patentamiento de los conceptos de fabricación 3D a través de manufactura capa sobre capa

• Crecimiento de las técnicas de impresión 3D: estereolitografía, fabricación de objetos por láminas, modelado por fusión-deposición, etc.

• Amplia aceptación de las impresoras 3D para Prototipos Rápidos

• AM es vista como potencial alternativa al CNC.

• Solución para aplicaciones de geometrías complejas

• Salto a la producción masiva de fabricación y servicios de producción de partes

• Inversión en oportunidades para

en aplicaciones más allá del prototipado

1980Primera aplicación de patente de tecnología de RP, Dr. Kodama – Japón

2004Dr. Bowyer concibe el concepto de Impresoras 3D open-source “RepRap”

2012Introducción de métodos alternativos de impresión 3D a bajo costo

Evolución de la Impresión 3D

+200FABRICANTES LOW END (<US$5K)

97FABRICANTES

HIGH END (>US$5K)

Existe 7 categorías según el estándar internacional ISO/ASTM 52900-2015Procesos de Impresión 3D

9SLA FFF SLS

• SLA (StereoLithoGraphy)

• SLS (Selective Laser Sintering)

• DLP (Digital Light Processing)

• MATERIAL JETTING

• BINDER JETTING

• FDM/FFF

Calculando el Valor de la Impresión 3D16

1 x Miles o Millones(economías escala)

1:1 x 7,000 Millones(economía de nicho)

Producción Directa y Flexible sin herramientas ni Moldes

Libertad en el diseño y la Personalización para las Masas

Formas complejas e imposibles sin aumentar el costo

Suministro “On-Demand” sin la cadena de suministro tradicional ni inventario físico

Beneficios de la Impresión 3D

Aplicaciones de Impresión 3D vs Costo Beneficio según avanza la adopción

• Prototipado Rápido

Plantillas de perforación, fijación, soldadura, etc

•Prótesis / Órtesis

•Audífonos

•Piezas de plástico/ metal multi-propósito

Piezas de Uso Final / Repuestos

HOY (2025) MAÑANA(1980) AYER

Alineadores Dentales

• Joyería y Ropa

Moldes

Tamaño potencial de mercado Global (comparado HOY)19

USD$ 856Billones

USD$ 1,8Trillones

USD$ 12,8Trillones

USD$ 6,1Billones

Proyección del mercado de 3D Printing a 5 años20

$5.000

$10.000

$15.000

$20.000

$25.000

93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

3D printing market

Productos ServiciosFuente: Wohlers Report 2016

CONOCIMIENTO(LEARNING CURVE)

CERCANÍA(PROXIMITY & LANGUAGE)

COSTO(INVERSIÓN,

OPERACIÓN Y MANTENCIÓN)

BARRERAS DE ADOPCION (3C) BRECHA

5 AÑOS

TECNOLOGIA

Nuevo Usuario

En Tresdp creemos fervientemente que la Impresión 3D va acambiar el mundo y queremos ser parte de ese cambio, ayudandoque los niños puedan materializar sus sueños, los médicos salvenmás vidas, los ingenieros construyan lo imposible y los artistas nosasombren con nuevas e increíbles creaciones. Todo esto a través dela difusión masiva, la educación personalizada, los serviciosprofesionales, una oferta de productos de alta calidad conrespaldo local y con la comunidad más grande de Latino América

““

REDUCCIÓN DEL TIME-TO-MARKET Y COSTOS DE PRODUCCIÓN POR UN MODELO DE FABRICACIÓN LOCALIZADA Y PERSONALIZADA QUE ACERCA EL PRODUCTO AL CLIENTE, ELIMINA LA LARGA CADENA DE SUMINISTRO, IMPORTACIÓN/EXPORTACIÓN Y SIMPLIFICA LA DISTRIBUCIÓN

Efectos Globales de la Impresión 3D(si se adopta masivamente)

LA FABRICA DEL FUTURO

UN AÑO DE RUTAS DE DISTRIBUCION

LA FABRICA DEL FUTUROEMISIONES GLOBALES DE CARBONO POR PAÍS

LA FABRICA DEL FUTURO

CASO DE ESTUDIO: “TopologyOptimization – Arup Engineering”

75% MÁS LIVIANO

32% MÁS FUERTE

50% MENOS MATERIAL

MATERIALES COMPUESTOS PARA INGENIERÍA

CAPITULO 2

• Certificación ISO-10.993

• Con cargas (Ej: Conductivo)

• Experimentales

• Casteables(cera perdida)

• Resistente Temperatura

• Resistente Químicos y UV

• Resistente Impacto

• Resistente a la tracción

Materiales de Impresión 3D que existen: Termoplásticos, Polímeros en Polvo y Resina, Metales

• Colores y Translucidos

• Livianos • Acabados suaves

• Durables

FUERTES,RESISTENTES YLIVIANOS

CAPACIDADES MECÁNICASMateriales tradicionales vs Materiales Avanzados

Materiales Tradicionales (FFF)32

PLA ABS

Nuevos Materiales (FFF)33

NYLON (PA) PLA ABS POLYMAX

ONYX(CF-NYLON)

ONYX MATERIAL (NYLON + FIBRA DE CARBONO EMBEDIDO)

NYLON (PA) PLA ABS POLYMAX ONYX

CARACTERISTICAS DEL MATERIAL “ONYX”36

ONYX + FIBRA DE VIDRIO CONTINUA (CF-NYLON+FG)

ONYX + Fibra de Vidrio Continua38

ONYX + FIBRA DE CARBONO CONTINUA (CFNYLON+CF)

ONYX + Fibra de Carbono continua40

Comparado con Aluminio41

KEVLAR & HSHT

Kevlar & “High-Strenght-High-Heat” (HSHT)43

Una Mirada hacia el Futuro:

METAL X

La primera Impresora 3D capaz de imprimir geometrías complejas en METAL que otras tecnologías no pueden lograr y por un valor >USD$100k

Metal X – New ADAM Technology

MaterialesDe Metal paraA.D.A.M.

ACERO INOX 303 & 17-447

AC.INOX303 es ideal para operaciones de post-proceso en torno y fresado CNC. Mantiene la resistencia a la corrosión hasta 800ºC.

AC.INOX17-4 combina alta resistencia, resistencia a la corrosión y dureza convirtiéndolo en un material ampliamente utilizado en la industria aeroespacial, medica y petróleo.

ALUMINIO 6061 & 7075 48

• Al.6061 para propósito general, combina buena resistencia y soldable con fácil maquinación. Adicionalmente puede ser anodizado con gran terminación.

• Al.7075 es uno de las aleaciones de aluminio más fuertes. Con gran resistencia a la fatiga y gran relación fuerza-peso, esta aleación es más fuerte que los aceros estructurales comunes (A36, 1018).

Acero Herramental A-2 & D-2

• A-2, es endurecido por aire con una excelente resistencia al impacto. Altamente utilizado para matrices de punzonado, troquelado y conformado de chapas metálicas.

• D-2, alto en carbono y cromo provee una gran resistencia a la abrasión y dureza. Normalmente utilizado para herramientas de corte.

INCONEL50

• Nombre “comercial” de una súper aleación basada en Níquel, gran combinación de fuerza con una impresionante resistencia a la temperatura y utilizado normalmente en ambientes extremos como motores aeroespaciales y aplicaciones médicas. Es muy difícil de maquinar y también es muy resistente a los químicos.

Titanio 6Al-4V51

• Tiene la mejor relación fuerza-peso que cualquier metal. Es ideal para aplicaciones de bajo peso y tiene ambas resistencias: a la tracción y fatiga. Esta aleación en especial es bio-compatible altamente usado en aplicaciones médicas como reemplazo de uniones ortopédicas e implantes maxilofaciales o de cráneo.

Introducción a la METAL X de Markforged

GRACIAS

Impresión Tresd Para tod@s

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