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¿Es la impresión 3D la clave para obtener piezas de fibra de carbono baratas?
Algún día, la fibra de carbono podría estar a la altura de sus expectativas y hacer que todos nuestros automóviles y aviones sean más livianos y eficientes. Hoy en día, sin embargo, las piezas fabricadas con este material son muy caras y se utilizan principalmente en autos de carrera, autos deportivos de alta gama y aviones nuevos. Algunos empresarios ahora están apostando a que la clave para fabricar piezas de fibra de carbono mucho más baratas y más utilizadas es la tecnología de impresión 3D.
Los tres objetos, realizados por MarkForged, muestran diferentes puntos del proceso de impresión. La pieza terminada es un componente del alerón de un coche de carreras.
La impresora Mark One establece capas de polímero y fibra de carbono.
Los beneficios de la fibra de carbono son tan grandes (las piezas fabricadas con ella pueden ser tan fuertes como las de aluminio y pesar menos) que cualquiera que pueda permitírselo ya la está utilizando en aplicaciones aeroespaciales y automotrices, dice Greg Mark, director ejecutivo y fundador de Cambridge. , startup con sede en Massachusetts marcaforjado . Pero es demasiado costoso para la corriente principal, y una de las principales razones es la forma en que se fabrica: un proceso complicado, que requiere mucho tiempo y mano de obra, con muchos pasos que deben realizarse a mano (consulte ¿Dónde está el automóvil asequible de fibra de carbono?) . Mark dice que el nuevo proceso que ha desarrollado su compañía es tan simple como diseñar la pieza en la computadora, presionar un botón y recuperar la pieza varias horas después.
Arriba: una entrada de aire frío para automóvil fabricada por Impossible Objects.
Abajo: Una hélice de dron hecha a través del proceso que ha desarrollado Impossible Objects.
La capacidad de imprimir piezas de fibra de carbono hará que la impresión 3D sea mucho más útil para muchas industrias, según Robert Swartz, presidente, fundador y director de tecnología de la empresa emergente con sede en Chicago. Objetos imposibles . La mayoría de las piezas de plástico fabricadas con las tecnologías de impresión 3D existentes no funcionan lo suficientemente bien como para ser utilizadas, por ejemplo, en un dron. Hay una necesidad real de funcionalidad, dice Swartz, y eso requiere mejores materiales.
Técnicamente, las piezas de fibra de carbono están hechas de materiales compuestos producidos mediante la combinación precisa de fibra de carbono con un polímero. Hacer un compuesto de fibra de carbono con una impresora 3D es un desafío porque la fibra de carbono no es adecuada para los cabezales de impresión convencionales. (Como dice Mark, el material los obstruye muchísimo).
MarkForged resolvió esto al inventar un material precursor completamente nuevo que se puede imprimir a través de un cabezal de impresión patentado. El primer producto de la compañía, una impresora llamada Mark One, que cuesta $ 5,499, presenta el nuevo cabezal de impresión, así como un segundo cabezal más tradicional que extruye un polímero termoplástico. Cada capa de una pieza impresa contiene una combinación prescrita de termoplástico y fibra de carbono.
Impossible Objects desarrolló un proceso que evita la necesidad de imprimir fibra de carbono. En cambio, comienza con láminas de fibra de carbono. En la parte superior de cada hoja, una impresora de inyección de tinta deposita una solución clara en un diseño preciso, de acuerdo con las instrucciones digitales. Se agrega polvo de polímero y se adhiere al diseño impreso. Las láminas se apilan y calientan, lo que hace que el polímero se funda y se adhiera a la fibra. Un último paso de arenado elimina las partes de las láminas de fibra que no están unidas al polímero. Impossible Objects fabrica piezas por encargo y está desarrollando una máquina que podría vender a empresas que quieran utilizar el proceso para fabricar sus propias piezas.
Impossible Objects utiliza un cabezal de impresión de inyección de tinta para imprimir diseños sobre láminas de fibra de carbono.
El arenado elimina el exceso de fibra de carbono.