El modelado y la fabricación digitales son un proceso de diseño y producción que combina el modelado 3D o el diseño asistido por ordenador (CAD) con la fabricación aditiva y sustractiva . La fabricación aditiva también se conoce como impresión 3D , mientras que la fabricación sustractiva también puede denominarse mecanizado [1] , y se pueden aprovechar muchas otras tecnologías para producir físicamente los objetos diseñados. [2]
Los objetos fabricados digitalmente se crean con una variedad de paquetes de software CAD , utilizando tanto el dibujo vectorial 2D como el modelado 3D . Los tipos de modelos 3D incluyen modelos de estructura alámbrica, sólidos, de superficie y de malla. Un diseño tiene uno o más de estos tipos de modelos. [3]
Hay tres máquinas populares para la fabricación:
3. Impresora 3D
CNC significa "control numérico por computadora". Las fresadoras o enrutadores CNC incluyen software propietario que interpreta dibujos vectoriales 2D o modelos 3D y convierte esta información en un código G , que representa funciones CNC específicas en un formato alfanumérico, que la fresadora CNC puede interpretar. Los códigos G impulsan una máquina herramienta , un dispositivo mecánico motorizado que normalmente se utiliza para fabricar componentes. [4] Las máquinas CNC se clasifican según la cantidad de ejes que poseen, siendo comunes las máquinas de 3, 4 y 5 ejes, y los robots industriales se describen con hasta 9 ejes. Las máquinas CNC son especialmente exitosas en el fresado de materiales como madera contrachapada , plásticos , tableros de espuma y metal a alta velocidad. Las camas de las máquinas CNC suelen ser lo suficientemente grandes como para permitir que se corten láminas de material de 4' × 8' (123 cm x 246 cm), incluida espuma de varias pulgadas de espesor.
El cortador láser es una máquina que utiliza un láser para cortar materiales como tableros aglomerados, tableros mate, fieltro, madera y acrílico de hasta 3/8 de pulgada (1 cm) de espesor. El cortador láser suele incluir un software controlador que interpreta dibujos vectoriales producidos por cualquier cantidad de plataformas de software CAD. [5]
El cortador láser es capaz de modular la velocidad del cabezal láser, así como la intensidad y resolución del haz láser, y como tal es capaz tanto de cortar como de marcar material, así como de aproximar gráficos rasterizados. [6]
Los objetos recortados de materiales se pueden utilizar en la fabricación de modelos físicos, que solo requerirán el ensamblaje de las partes planas.
Las impresoras 3D utilizan una variedad de métodos y tecnologías para ensamblar versiones físicas de objetos digitales. Por lo general, las impresoras 3D de escritorio pueden fabricar pequeños objetos 3D de plástico. Utilizan un rollo de filamento plástico fino, funden el plástico y luego lo depositan con precisión para que se enfríe y se endurezca. Normalmente construyen objetos 3D de abajo a arriba en una serie de muchas capas horizontales de plástico muy delgadas. Este proceso suele ocurrir en el transcurso de varias horas.
El modelado por deposición fundida, también conocido como fabricación con filamento fundido, utiliza un sistema robótico de tres ejes que extruye material, normalmente un termoplástico, una capa fina a la vez y va construyendo progresivamente una forma. Ejemplos de máquinas que utilizan este método son la Dimension 768 y la Ultimaker.
La estereolitografía utiliza un proyector de luz de alta intensidad, generalmente con tecnología DLP, con una resina polimérica fotosensible. Proyecta el perfil de un objeto para formar una sola capa, curando la resina hasta que adquiere una forma sólida. Luego, la impresora mueve el objeto un poco hacia un lado y proyecta el perfil de la siguiente capa. Algunos ejemplos de dispositivos que utilizan este método son la impresora Form-One y la Os-RC Illios.
La sinterización selectiva por láser utiliza un láser para trazar la forma de un objeto en un lecho de material finamente pulverizado que se puede fusionar mediante la aplicación de calor del láser. Una vez que se ha trazado una capa con un láser, el lecho y la pieza parcialmente terminada se retiran, se extiende una fina capa del material en polvo y se repite el proceso. Los materiales típicos utilizados son alumida, acero, vidrio, termoplásticos (especialmente nailon) y ciertas cerámicas. Algunos ejemplos de dispositivos son el Formiga P 110 y el Eos EosINT P730.
Las impresoras de polvo funcionan de manera similar a las máquinas SLS y, por lo general, utilizan polvos que se pueden curar, endurecer o solidificar de alguna otra manera mediante la aplicación de un aglutinante líquido que se suministra a través de un cabezal de impresión de inyección de tinta. Los materiales comunes son yeso de París, arcilla, azúcar en polvo, masilla adhesiva para relleno de madera y harina, que generalmente se curan con agua, alcohol, vinagre o alguna combinación de estos. La principal ventaja de las máquinas de polvo y SLS es su capacidad de soportar de manera continua todas las partes de sus objetos durante todo el proceso de impresión con polvo sin imprimir. Esto permite la producción de geometrías que no se pueden crear fácilmente de otra manera. Sin embargo, estas impresoras suelen ser más complejas y costosas. Algunos ejemplos de impresoras que utilizan este método son las Zprint 400 y 450 de ZCorp.
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