Impresión 3D de cerámica técnica accesible con la Alumina 4N Resin

Formlabs se enorgullece de anunciar la Alumina 4N Resin: el primer material de impresión 3D de cerámica técnica de alto rendimiento para las impresoras 3D de estereolitografía (SLA)

Por primera vez, los usuarios pueden aprovechar la flexibilidad del proceso de trabajo y la libertad de diseño de la impresión 3D con un material de alúmina del 99,99 % de pureza, lo que abre la puerta a una fabricación intuitiva y rentable de piezas cerámicas impresas en 3D.

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"Al ofrecer un sistema de producción económico, Formlabs abre un nuevo capítulo para la fabricación aditiva de cerámica. La facilidad de uso de la impresora, combinada con soluciones de software intuitivas y un gran volumen de impresión (sobre todo si se tiene en cuenta lo poco que ocupa la impresora) hace que el ecosistema de Formlabs sea una elección perfecta para organizaciones que quieren imprimir directamente piezas cerámicas".

Dr. Malte Hartmann, ingeniero de desarrollo del equipo Bosch Advanced Ceramics en Grow Platform GmbH. Bosch Advanced Ceramics es un socio de desarrollo reconocido a la hora de trabajar en conjuntos cerámicos adaptados a los clientes, productos integrados, componentes cerámicos y series pequeñas y grandes de cualquier complejidad.

Diversas piezas de ingeniería impresas con la Alumina 4N Resin
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Cómo Formlabs abre la puerta al futuro de la ingeniería cerámica

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Una nueva era de cerámicas técnicas accesibles

Las impresoras SLA de Formlabs aportan facilidad de uso, fiabilidad y asequibilidad a la impresión 3D de alto rendimiento. Con cada material que se lanza, estas cualidades se extienden a nuevas aplicaciones y sectores, dando a nuestros usuarios la capacidad de seguir innovando y explorando los límites de lo que se puede hacer. 

La Alumina 4N Resin es la primera cerámica técnica de alto rendimiento que está al alcance de cualquiera que busque un proceso de trabajo asequible e intuitivo, o de quien esté usando actualmente impresoras de escritorio de la serie Form 3 y quiera expandir sus aplicaciones.

Un soplete hace que brille una pieza impresa con la Alumina 4N Resin.

La Alumina 4N Resin ofrece una resistencia térmica extremadamente alta, sin precedentes en la impresión 3D.

¿Por qué elegir la impresión 3D de cerámica?

Reduce los costes de producción y los tiempos de espera

Los métodos tradicionales de fabricación de piezas cerámicas incluyen procesos caros como la fundición a la barbotina, el prensado o el moldeo por inyección. Estos procesos de trabajo se suelen externalizar a contratistas especializados y requieren también equipamiento y conocimientos especializados. Los ingenieros y los fabricantes que solo necesitan unas pocas piezas de cerámica se ven forzados a trabajar con un precio y un proceso que solo resulta rentable con grandes cantidades de piezas. 

Del mismo modo que la impresión 3D ha dado respuesta a los desafíos y obstáculos planteados por otros materiales y aplicaciones, también ayuda en este caso, ya que las impresoras SLA de Formlabs hacen que la fabricación resulte extremadamente rentable.

Método de fabricación de cerámicaTiempo hasta la primera piezaCoste de una única pieza
Impresión 3D con la Alumina 4N Resin de Formlabs8 - 15 días50 - 500 €
Impresión 3D con otras impresoras 3D de cerámica8 - 15 días300 - 2500 €
Fundición a la barbotina3 días - 6 meses50 - 20 000 €
Prensado2 - 12 meses30 000 - 500 000 €
Moldeo por inyección3 - 15 meses50 000 - 1500 000 €

Aumenta la libertad de diseño

Además, estos procesos de fabricación tradicionales crean graves limitaciones de diseño, ya que los procesos de trabajo de fundición y moldeo inhiben la libertad de diseño y dificultan la creación de voladizos, canales internos, celosías y más. 

La flexibilidad de diseño de la impresión 3D crea nuevas oportunidades para la innovación en sectores que requieren una gran resistencia a las temperaturas elevadas y los productos químicos, como la industria aeroespacial y la de la automoción. En estas aplicaciones, el flujo de aire o fluidos puede verse mejorado hasta por el cambio de diseño más pequeño, pero en el caso de las piezas cerámicas, estos cambios a menudo están limitados por las restricciones de los métodos tradicionales. La impresión 3D hace posible producir piezas de cerámica técnica que se pueden utilizar en entornos extremos para encontrar el mejor diseño posible y hacer los detalles complejos que resultarían imposibles de moldear o de fundir.

Un calibre junto a un disco y una fresa de amolar

Un disco y una fresa de amolado impresos en 3D con la Alumina 4N Resin.

Opiniones de nuestros evaluadores de fase beta

Varios usuarios de la Alumina 4N Resin señalaron lo satisfactorio que había sido el material en la fabricación aditiva de cerámica:

Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU

La Dirección de Materiales y Fabricación del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU desarrolla materiales, procesos y tecnologías de fabricación aditiva para componentes estructurales, electrónicos y ópticos de aeronaves, naves espaciales, misiles, cohetes y sistemas de navegación basados en tierra. Los centros de productos, los centros logísticos y los mandos operativos de la Fuerza Aérea dependen de la pericia de la Dirección en cuanto a materiales, inspecciones no destructivas, asistencia de sistemas y métodos de fabricación avanzados para resolver desafíos relativos a sistemas, despliegue en expediciones y operaciones.

"La Alumina 4N Resin y la Form 3 se utilizaron para prototipar rápidamente piezas para motores de turbinas e investigación de materiales, creando piezas que son muy difíciles (si no imposibles) de hacer mediante la fabricación tradicional de cerámica. Esa combinación nos permitió realizar iteraciones de diseños de forma rápida y asequible sin tener que esperar a que se fabricaran herramientas costosas. Además, utilizamos la resina y la impresora para fabricar fijaciones a medida para nuestros hornos. Una de esas fijaciones sujeta un espécimen compuesto de matriz cerámica de una forma específica en el horno durante el sinterizado. Otro uso era hacer crisoles con unas medidas concretas para contener polvo y piezas durante las fases de desaglomerado térmico y sinterizado. La Alumina 4N Resin es sorprendentemente fácil de usar y se integra sin problemas en nuestros procesos de trabajo. Cubre una necesidad del mercado y es muy accesible, así que podemos realizar rápidamente iteraciones de nuestros diseños y producir piezas por un coste inferior al de otras opciones".

Benjamin Lam, ingeniero de investigación de materiales del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU.

Atlas Elektronik UK

Atlas Elektronik UK LTD es una empresa de electrónica y sistemas navales y marinos del Reino Unido. Su experiencia en los campos de la hidroacústica, la ingeniería de sensores y la informática los ha convertido en el proveedor preferido de numerosas armadas y clientes civiles en todo el mundo.

"Este nuevo material cerámico de Formlabs nos ayuda a convertir piezas ya existentes en piezas de fabricación aditiva. El disipador de calor que mostramos es una forma 'sencilla', pero puede traer consigo un tiempo de entrega largo de hasta 3 semanas, que podemos reducir a solo unos días. Además, el trabajo que realizamos para otra aplicación nos dio total libertad de diseño para ayudar a nuestro departamento de I+D a dar soluciones óptimas a problemas más complejos, gracias a su resistencia al desgaste y sus propiedades eléctricas".

Kieran Smith, técnico de producción de Atlas Elektronik UK LTD

Atlas Elektronik
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How Atlas Elektronik 3D Prints Technical Ceramic Parts with Formlabs

Learn how Formlabs and Atlas Elektronik use Alumina 4N Resin alongside traditional firing techniques to produce highly technical ceramic parts.

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Aplicaciones para las piezas cerámicas impresas en 3D

Las cerámicas técnicas están muy extendidas en cualquier sector que requiera una resistencia extrema al calor, los productos químicos o la electricidad, como:

  • aplicaciones de alta tensión 
  • piezas de protección térmica
  • herramientas para la fundición de metal
  • herramientas de colada personalizadas y accesorios para ahornado
  • prototipos de ingeniería funcionales que requieran una gran resistencia térmica, química o eléctrica
Propiedades mecánicasSinterizadaMétodo
Resistencia a la flexión a altas temperaturas (1270 °C)250 MPaASTM C-1211
Pureza [%]99,99 %-
Densidad relativa98,60 %ASTM C-373
Coeficiente de expansión térmica5 ppm/KASTM E-228
Temperatura máxima de funcionamiento1500 °C-
Módulo de Young380 GPaASTM C-1259

Al ser un material aislante frente a las altas temperaturas, la cerámica es ideal para ensayos eléctricos y para piezas como seccionadores, carcasas y cubiertas de conectores, aislantes de bujías, monturas eléctricas y bastidores o tubos aislantes. Para las empresas de ingeniería y los fabricantes, el acceso a una cerámica técnica que se puede personalizar, probar y utilizar de forma rentable en bajos volúmenes de producción puede hacer que ese cambio sea más sencillo y más eficiente. 

Utilizar la Alumina 4N Resin para accesorios para la fabricación en los procesos de fundición tradicionales es otra oportunidad para ganar en eficiencia y ahorrar. A pesar de las diversas formas y tamaños que pueden adoptar los objetos fabricados de forma tradicional, los hornos y otros elementos del equipamiento son siempre los mismos. Con la Alumina 4N Resin, se pueden diseñar e imprimir fácilmente sujeciones con guía, fijaciones, accesorios para ahornado, ganchos, perchas y otros objetos a medida para que quepan más piezas en el horno, optimizar el espacio y el tiempo y mejorar la uniformidad de los resultados de la cocción. 

Para la investigación en ingeniería, un proceso de trabajo de cerámica técnica que no requiere grandes cantidades de subvenciones ni papeleo puede allanar el camino para innovaciones en cuanto a eficiencia energética, ingeniería aeroespacial, transporte, manipulación de productos químicos y más. Poder producir de forma más rápida y asequible piezas cerámicas que sirven como equipamiento o herramientas dará a los ingenieros ventaja a la hora de desarrollar productos y procesos capaces de cambiar el modo en el que funcionan actualmente estas industrias.

Metal vertiéndose por un tamiz impreso con la Alumina 4N Resin

Metal vertiéndose por un tamiz impreso con la Alumina 4N Resin.

Cómo imprimir en 3D piezas cerámicas con la Alumina 4N Resin

El proceso de trabajo intuitivo de las impresoras SLA de Formlabs combinado con la Alumina 4N Resin crea un medio completamente nuevo para producir piezas cerámicas de alto rendimiento, que antes solo eran posibles con la costosa ayuda de contratistas o con impresoras 3D de cerámica (dedicadas) 10 veces más caras con procesos de trabajo complejos. 

  1. Impresión 3D: La Alumina 4N Resin se imprime en las impresoras Form 3/B/+ en capas de 50 micras. Debido a su gran resistencia sin poscurar, requiere una herramienta para retirar piezas que sea delgada, como una cuchilla, para retirarla de la Stainless Steel Build Platform

  2. Lavado: Después de que las piezas se retiren de la base de impresión, utiliza la Ceramic Wash Solution para limpiar las piezas, incluso para el lijado el húmedo de los soportes. El disolvente se puede utilizar en las cubetas del Finish Kit o de la Form Wash

  3. Desaglomerado y sinterizado: Retira el disolvente sobrante con aire comprimido antes de secar las piezas completamente en un horno. Mueve las piezas al horno de desaglomerado y sinterízalas en el horno para el paso final del proceso. Para obtener las propiedades óptimas de los materiales, sigue al pie de la letra las instrucciones del programa de cocción, que encontrarás aquí.

Una pieza impresa con la Alumina 4N Resin se coloca en un horno caliente

Las piezas impresas con la Alumina 4N Resin se deben sinterizar en un horno caliente.

La puerta al futuro de la ingeniería cerámica

Hace milenios que utilizamos piezas y productos de cerámica, pero poco ha cambiado. Las industrias modernas que usan cerámicas por su gran tolerancia térmica, eléctrica y química se ven restringidas de las limitaciones de los procesos de fundición a la barbotina, prensado o moldeo. Aunque algunas impresoras 3D de cerámica han mostrado lo que ya es posible, estos procesos de trabajo han estado fuera del alcance de muchos por su alto coste y complejidad. 

Mediante la misma eficiencia, facilidad de uso y asequibilidad que Formlabs ha aportado a tantos otros procesos de trabajo, la Alumina 4N Resin cambia lo que significa fabricar piezas cerámicas técnicas. Este nuevo material de impresión 3D de cerámica técnica de gran pureza puede combinar lo mejor de la impresión 3D con lo mejor de los materiales de alto rendimiento y expandir las posibilidades de todos los sectores. 

Para saber más acerca de la Alumina 4N Resin o si quieres hablar sobre tu aplicación del material con un especialista, contacta hoy con nuestro equipo.

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