Volteo vibratorio (acabado vibratorio) para piezas impresas en 3D mediante SLS

El volteo vibratorio, también conocido como acabado vibratorio, es un método de eficacia probada para mejorar la dureza y la lisura de la superficie de diferentes materiales. En el pasado, se utilizaba con las piezas de metal para desbarbarlas después del mecanizado o el prensado, pero ahora muchos fabricantes también realizan el volteo vibratorio como paso crucial de posacabado para piezas impresas en 3D. 

En el caso concreto de las piezas impresas en 3D mediante sinterizado selectivo por láser (SLS), que a veces pueden tener una superficie ligeramente granulosa, el acabado vibratorio puede ayudarlas a estar preparadas para un uso final o facilitar su integración en conjuntos funcionales de varias piezas. 

Lee esta guía para obtener una introducción al acabado vibratorio para impresiones 3D SLS y ve nuestro seminario web para conocer los resultados completos de nuestra comparación de tambores vibratorios, conocer los resultados de los ensayos y saber más acerca del proceso de trabajo.

Un tambor vibratorio agita pequeños gránulos de un material (normalmente metal, cerámica, plástico o un material orgánico como las cáscaras de nuez) y las piezas de uso final para crear fricción, que alisa la superficie de las piezas y aumenta su dureza. Los tambores vibratorios se utilizan mucho por sus dimensiones accesibles, su asequibilidad y las diversas ventajas que ofrecen sin añadir más trabajo manual al ciclo de producción. 

El acabado vibratorio ofrece dos ventajas clave para el proceso de trabajo de impresión 3D: una mejor funcionalidad y una estética mejorada. Reducir la rugosidad de la superficie permite que los componentes móviles funcionen con un menor coeficiente de fricción, haciendo que el volteo vibratorio sea una técnica de posacabado ideal para aplicaciones como bisagras, componentes accionadores, clips funcionales y cualquier otra pieza que se mueva o forme parte de un conjunto móvil. La textura mejorada de la superficie también afecta a la porosidad, haciendo que las piezas volteadas sean más resistentes a absorber fluidos.

Las ventajas estéticas del volteo son principalmente la mejora de la textura de la superficie y un aspecto más limpio, pero el proceso también proporciona un sustrato más uniforme en el que aplicar otros recubrimientos, como pintura acrílica o Cerakote.

Para cualquier impresión 3D que vaya a ser manipulada como una pieza de uso final, forme parte de un conjunto funcional o tenga gran visibilidad como un prototipo de prueba de concepto, el volteo vibratorio es un modo fácil de aumentar drásticamente la dureza y la lisura de la superficie de una pieza impresa en 3D. 

Las máquinas de volteo vibratorio para las piezas impresas en 3D se pueden dividir en dos categorías principales: industriales y de consumo. Las máquinas industriales tienen una mayor capacidad y mayores requisitos de alimentación, y su precio suele rondar los 5000 € o más. Los tambores vibratorios industriales son adecuados para volúmenes de producción, como los de la personalización en masa o la fabricación provisional.

Muchos tambores vibratorios pequeños pueden ofrecer el mismo resultado que los tambores industriales, pero su capacidad es menor y pueden requerir ciclos de volteo más largos para obtener esos resultados. Estas máquinas más pequeñas pueden tener que voltear las piezas durante cerca de 72 horas, en comparación con las seis horas que tardan las máquinas industriales. Los tambores industriales pueden encargarse de múltiples lotes de piezas con facilidad, incluso piezas de tamaño mediano a grande, lo que las hace ideales para negocios como empresas de servicios o instalaciones de fabricación a gran escala.

Hay muchas opciones diferentes de materiales para los procesos de trabajo de volteo vibratorio y elegir el adecuado tendrá un gran impacto en el resultado de tus piezas. Los materiales típicos incluyen el acero inoxidable, la porcelana o la sílice, los materiales compuestos de poliéster o las cáscaras de nuez. Sus efectos abarcan desde el alisado agresivo y la eliminación de la rugosidad de la superficie hasta el pulido ligero por cuestiones estéticas. 

En algunos procesos de trabajo, conocidos como "acabado vibratorio en húmedo", se añade agua o detergentes químicos junto con los gránulos. El líquido ayuda a templar el calor generado por la gran fricción y puede ayudar a eliminar los contaminantes o los óxidos en la superficie de la pieza. Sin embargo, los detergentes pueden ser caros y generar residuos químicos, que posteriormente se deben desechar y tratar adecuadamente. 

^{De izquierda a derecha: gránulos de cáscara de nuez, gránulos de cerámica y gránulos de acero.}

Muchas aplicaciones de impresión 3D requieren un acabado de la superficie liso y un bajo coeficiente de fricción. Añadir el volteo vibratorio a tu proceso de trabajo puede mejorar tanto la funcionalidad como el aspecto de las piezas que se utilizan en diversos sectores y entornos. 

Algunas de las aplicaciones más comunes que requieren piezas impresas mediante SLS alisadas con volteo vibratorio: 

• Productos de uso final: Las impresoras SLS son excelentes para producir piezas en pequeñas y medianas cantidades, y el volteo vibratorio es un modo de alisar sus superficies en lotes sin mucho esfuerzo. 

• Sanidad: La rugosidad de la superficie es uno de los principales problemas de los productos sanitarios, los modelos, las prótesis y las órtesis que se imprimen en 3D. Sin embargo, si se combinan con el volteo vibratorio, las impresoras SLS tienen mucho que aportar a los procesos de trabajo de impresión 3D en el sector sanitario.

• Accesorios para la fabricación: Usar el volteo vibratorio puede mejorar su coeficiente de fricción y aumentar la resistencia de la superficie, lo que les da una mejor durabilidad y permite utilizarlas durante más tiempo.

Formlabs ha realizado ensayos exhaustivos de volteo vibratorio en sus instalaciones con piezas impresas en 3D mediante SLS, con el fin de recomendar procesos de trabajo apropiados para obtener resultados óptimos. Imprimimos en 3D varias piezas basándonos en un diseño estándar con superficies planas y curvas, así como con superficies interiores y exteriores. 

Las piezas de Nylon 12 Powder y Nylon 11 Powder se imprimieron en la impresora 3D SLS Fuse 1+ 30W, se desempolvaron en la Fuse Sift según las recomendaciones normales de posacabado y se sometieron a un volteo en el tambor vibratorio CB300 (conocido como Mr. Deburr) durante cuatro, seis y ocho horas. Estas piezas se midieron con calibres antes y después del volteo para asegurar su precisión dimensional y se midieron con un microscopio de escaneado láser (del fabricante Keyence) para conocer el grado de rugosidad de su superficie. Para conocer los resultados completos de nuestros ensayos, descarga el libro blanco.

El acabado vibratorio es un método accesible para hacer que las piezas impresas en 3D tengan un aspecto y una funcionalidad más parecidos al de las piezas moldeadas por inyección. Añadir el volteo como paso a tu proceso de trabajo de impresión 3D no tiene por qué ser complicado o caro, ya que hay muchas opciones de equipamiento de volteo que tienen un precio asequible y son accesibles en cuestión de tamaño y requisitos de alimentación.