El modelado y fabricación digital es un proceso de diseño y producción que combina el modelado 3D o diseño asistido por computadora (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 explotar 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 dibujo vectorial 2D como modelado 3D . Los tipos de modelos 3D incluyen estructura alámbrica, sólidos, de superficie y de malla. Un diseño tiene uno o más de estos tipos de modelo. [3]
Tres máquinas son 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 el número 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 tienen éxito específicamente en el fresado de materiales como madera contrachapada , plásticos , tableros de espuma y metal a alta velocidad. Las bancadas de las máquinas CNC suelen ser lo suficientemente grandes como para permitir cortar láminas de material de 4' × 8' (123 cm x 246 cm), incluida espuma de varias pulgadas de espesor.
La cortadora láser es una máquina que utiliza un láser para cortar materiales como tableros de aglomerado, tableros mate, fieltro, madera y acrílico de hasta 3/8 de pulgada (1 cm) de espesor. La cortadora láser suele incluir un software controlador que interpreta los 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 rayo láser y, como tal, puede cortar y marcar material, así como gráficos rasterizados aproximados. [6]
Los objetos recortados de materiales se pueden utilizar en la fabricación de modelos físicos, que sólo requerirán el ensamblaje de las partes planas.
Las impresoras 3D utilizan una variedad de métodos y tecnologías para ensamblar versiones físicas de objetos digitales. Normalmente, las impresoras 3D de escritorio pueden crear pequeños objetos 3D de plástico. Utilizan un rollo de fino filamento plástico, derritiendo el plástico y luego depositándolo precisamente para que se enfríe y endurezca. Normalmente construyen objetos 3D de abajo hacia 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 de filamentos fundidos, utiliza un sistema robótico de 3 ejes que extruye material, generalmente un termoplástico, una capa delgada a la vez y progresivamente crea 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, normalmente mediante tecnología DLP, con una resina polimérica fotosensible. Proyectará el perfil de un objeto para construir una sola capa, curando la resina hasta darle una forma sólida. Luego, la impresora apartará el objeto un poco y proyectará el perfil de la siguiente capa. Ejemplos de dispositivos que utilizan este método son la impresora Form-One y 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. Después de trazar una capa con un láser, se retira el lecho y la pieza parcialmente terminada, se extiende una fina capa del material en polvo y se repite el proceso. Los materiales típicos utilizados son alumuros, acero, vidrio, termoplásticos (especialmente nailon) y determinadas cerámicas. Los dispositivos de ejemplo incluyen Formiga P 110 y Eos EosINT P730.
Las impresoras de polvo funcionan de manera similar a las máquinas SLS y, por lo general, usan polvos que pueden curarse, endurecerse o solidificarse mediante la aplicación de un aglutinante líquido que se administra a través de un cabezal de impresión de inyección de tinta. Los materiales comunes son yeso de París, arcilla, azúcar en polvo, masilla para unir masilla para madera y harina, que generalmente se curan con agua, alcohol, vinagre o alguna combinación de ellos. La principal ventaja de las máquinas de polvo y SLS es su capacidad para soportar continuamente todas las partes de sus objetos durante todo el proceso de impresión con polvo sin imprimir. Esto permite la producción de geometrías que de otro modo no serían fáciles de crear. Sin embargo, estas impresoras suelen ser más complejas y caras. Ejemplos de impresoras que utilizan este método son ZCorp Zprint 400 y 450.
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