Fabrikazio Gehigarria 4.0: FDM Teknika

Aurreko artikuluetan deskribatutako teknikak, fabrikazio gehigarriaren garapenean zentratu dira, metalak eta baita teknologikoki konplexuak diren teknikak erabiliz geometria zailak dituzten piezak lortzeko. Oraingo honetan, teknika aurreratu horiek beste material zehatz bati ere aplika dakizkiokeela ikusiko dugu: hala nola, polimeroei.

Prozesuak eta baita emaitzak nahiko antzekoak dira, eta sektorearen aplikagarritasuna ere oso antzekoa da. Hala ere, ezaugarri nagusiak ez ezik, polimeroen gehigarriak fabrikatzeko teknika espezifiko bat erabiltzearen abantailak ere erakutsiko ditugu – Deposizio Fusionatuko Modelatua (FDM)

Fabrikazio gehigarri metalikoari buruzko artikuluetan aldez aurretik zerrendatutako tekniken antzera, teknika honek ere, geometrikoki konplexuak diren piezak sortzea ahalbidetzen du, benetan emaitza harrigarriak lortuz.

Historia

Fabrikazio gehigarriko teknika hau, zenbait urtez egon da merkatuan, baina azkenaldian nolabaiteko garrantzia hartu du, hura erabiliz lor daitekeen guztiagatik eta inplementatzeko teknika errazenetako bat delako. Teknika hau, ingelesezko Fused Deposition Modeling izenaz ezagutzen dena, S. Scott Crumpek garatu eta diseinatu zuen 80ko hamarkadaren amaieran, eta 90eko hamarkadaren hasieratik merkaturatu zen.

Prozesua

Prozesua, lehen aipatu den bezala, nahiko erraza da, eta hiru funtsezko elementu baino ez ditu behar: 1) pieza inprimatzeko ohe bat; 2) harizpi-bobina bat, inprimatzeko material gisa erabiltzeko; 3) estrusio-gailu bat.

Prozesua zehatzago zehaztuz:

1. Software propioa erabiliz, piezaren diseinua ordenagailuz egiten da – Piezaren 3D eredua
2. Modelatze termoplastikoko materialak, kontrolpeko berotze-prozesua hasten du, egoera erdilikidora iristen den arte.
3. Estrusio-egileak, geruzaz geruza diseinatzen eta idealizatzen du azken eredua
4. Euskarriak kendu eta prozesatu- osteko prozesua hasten da.
5. Eredu amaitua

Bateragarritasunak

Deposizio Fusionatuko Modelatuaren (FDM) bidezko 3D inprimaketa, bateragarritasun handia du polimero termoplastiko batzuekin, hala nola, PLA (poliazido laktikoa), ABS (akrilonitrilo butadieno estirenoa), polikarbonatoa, PET (polietileno tereftalatoa), Nylon eta ULTEM (erabilera aeronautikorako aleazio plastikoa).

Abantailak eta Desabantailak

Teknika honek dituen abantailen artean, material estandarizatuak eta oso iraunkorrak erabiltzea, haren propietate mekanikoen egonkortasuna eta piezaren kalitatea eta beste teknika batzuekin alderatuta duen kostu erlatiboki txikia aipatu ditzakegu. Hala ere, baditu zenbait alderdi hain positiboak ez direnak, hala nola, bolumen laburren ekoizpena eta piezen zehaztasuna pixka bat mugatuagoa.

Errendimendua eta Aplikazioak

Fabrikazio gehigarriko beste teknika batzuk baino merkeagoa eta maneiatzeko errazagoa izateari eta identifikatutako beharrei erantzuteko azkartasun handiagoa edukitzeari esker (normalean, piezaren sorkuntza digitalaren prozesuaren eta haren amaieraren artean 4 egun behar izaten dira, eta kasu honetan 48 ordura murriztu daitezke, piezaren tamainaren eta ekoizpen-kopuruaren arabera), hainbat eremu eta sektoretan aplika daiteke – Aeroespazialean (aldez aurretik aipatua), automozioan edo arkitekturan, adibidez.

FDMa Basque Digital Innovation Hub-ean

Basque Digital Innovation Hub-aren kide den TECNALIAk, Plastiko eta Konpositeetarako Teknologia Aditiboen Garapenerako Zentro bat jartzen du euskal industriaren eskura. Zentroak aglutinatzaile eta erretxina termoplastiko berriak garatzeko edo birformulatzeko gaitasunak ditu, bai FDM motako teknologia gehigarrien bidez prosezatuak izateko (zuzeneko filamentua edo estrusioa), edota eskakizun berriak (mekanikoak, elektrikoak, suaren kontrako erresistentzia…) edo zuntz jarraitudun konpositeak aurreformatzeko prosezu gehigarri berriak betetzeko. Aktiboak eskaintzen dituen zerbitzuak ondorengoak dira: diseinua, optimizazio topologikoa eta osagaien eta tresnen balidazioa, funtzio elektriko/elektronikoaren integrazioa; material berrien birformulazioa eta garapena, prestazio hobeak edo berriak lortzeko prozesu gehigarriekin; gainazaleko tratamenduak eta erretxinen iragazketa, piezen edo tresnen prestazioak hobetzeko, eta aurreformen fabrikazio gehigarriko teknologien garapena.

BDIHren Fabrikazio Aditiboko nodoko beste kide batek, GAIKERek, 3D Inprimaketazko Filamentuen Fabrikazio Unitate bat du, konposatu termoplastikoak 3D inprimaketarako fabrikatzea eta egokitzea ahalbidetzen duena, 1,75 mm eta 2,85 mm-ko diametroko filamentu eta pellet/mikro pellet moduan. Unitate hau erabiltzeak eskaintzen dituen zerbitzuen artean, pellet eta filamentuen neurrira egindako formulazioa; konposatu termoplastikoen egokitzapena 3D inprimaketa-filamentuetan; produktuaren eta prozesuaren fitxa teknikoen definizioa; 3D inprimaketa-materialen konposizio kualitatibo eta kuantitatiboa zehaztea; modeloak, piezak, txertaketak eta lanabesak diseinatzea eta lortzea 3D inprimaketa bidez teknologia horrekin; in vitro toxikotasunaren azterketa 3D inprimaketa-prozesuetan in situ jasotako nanopartikulen emisioen (digestioa, birika, bihotza, burmuina…) protokoloak egitea; fabrikazio gehigarriaren prozesuaren jasangarritasuna ebaluatzea, bizi-zikloa, ingurumenekoa eta ekonomikoa aztertzeko metodologien bidez, eta prozesuaren eta karakterizazio kimikoaren, morfologikoaren, fisikoaren, mikroestrukturalaren, mekanikoaren eta suarekiko portaeraren parametroak egokiro doitzea daude.

Halaber, UPV/EHUk, SST1200es eta SST768 Fabrikazio Aditiborako FDM Sistema bat du. Aktiboak eskaintzen dituen zerbitzuak honako hauek dira: FDM bidez fabrikatutako prototipoen/pieza funtzionalen propietate mekanikoen karakterizazioa; FDM prozesuaren eta beste fabrikazio gehigarriko prozesu batzuen arteko analisi konparatiboa; propietate mekanikoen, ekarritako materialaren, prozesuaren ahalmenen eta eskakizunen karakterizazioa; FDM bidezko osagaien fabrikazio gehigarria, prototipoak eta piezak barne; FDM teknologiaren, aplikazioen, ekipoen, programazioaren, estrategien, maneiuaren eta materialaren kudeaketaren neurriko prestakuntza (egiturazkoa, termikoa) osagaien diseinuan.

Artikulu honetan aurkezten diren konponbideek erakusten dute BDIHko material aurreratuen nodoak enpresei laguntzen diela beren prozesuak balio erantsi handiagoko teknologietara egokitzen, eta eraginkortasun energetiko zein ekonomiko handiagoetara eta erabilitako materialei dagokienez.

BDIHren material aurreratuen nodoak eskaintzen duen horretan sakondu nahi baduzu, jarraitu 4.0 materialei buruzko artikulu-sorta honi, eta modu praktiko eta hurbilean azalduko dizkizugu nodoaren ahalmenak, aktiboak eta zerbitzuak.

Jar zaitez harremanetan BDIHrekin, zure enpresari gehien interesatzen zaizkion irtenbideak ikertzeko.