miniatura|Representació esquemàtica del procés: un capçal mòbil a) uneix selectivament (deixant caure cola o mitjançant sinterització làser) la superfície d'un llit de pols e); una plataforma mòbil f) baixa progressivament el llit i l'objecte solidificat d) descansa dins de la pols no lligada. S'afegeix contínuament pols nova al llit des d'un dipòsit de pols c) mitjançant un mecanisme d'anivellament b) La impressió 3D per raig d'aglomerant, coneguda com a impressió "llit de pols i raig de tinta" i "impressió de gota sobre pols", és una tecnologia de prototipatge ràpid i fabricació additiva per a la fabricació d'objectes descrits per dades digitals com ara un fitxer CAD. La impressió per raig d'aglomerant és una de les set categories de processos de fabricació additiva segons ASTM i ISO.

Història Aquesta tecnologia es va desenvolupar per primera vegada a l'Institut Tecnològic de Massachusetts i es va patentar el 1993. El 1996, l'empresa ExOne va obtenir una patent exclusiva per al camp d'ús de la tecnologia, mentre que Z Corporation, que posteriorment va ser adquirida per 3D Systems, va obtenir una patent no exclusiva per a l'ús de la tecnologia per a la fosa de metalls. El terme "Impressió Tridimensional" va ser registrat pel grup de recerca del MIT, juntament amb l'abreviatura 3DP. Com a resultat, el terme "impressió 3D" originalment es referia únicament al procés d'impressió per raig d'aglutinant abans de guanyar una acceptació més àmplia com a terme que es referia a tots els processos de fabricació additiva.

Descripció Com en molts altres processos de fabricació additiva, la peça que s'ha d'imprimir es construeix a partir de moltes seccions transversals primes del model 3D. Un capçal d'impressió de raig de tinta es mou sobre un llit de pols, dipositant selectivament un material aglutinant líquid. S'estén una capa fina de pols sobre la secció completa i el procés es repeteix amb cada capa adherida a l'última.

Quan el model està complet, la pols no lligada s'elimina automàticament i/o manualment en un procés anomenat "despolvorització" i es pot reutilitzar fins a cert punt.

La peça despolvoritzada es podria sotmetre opcionalment a diversos infiltrants o altres tractaments per produir les propietats desitjades a la peça final.

Materials miniatura|500x500px|Un selfie en 3D a escala 1:20 imprès per Shapeways amb impressió a base de guix, creat pel parc en miniatura Madurodam a partir d'imatges en 2D fetes al seu fotomaton Fantasitron. En les implementacions originals, el midó i el guix omplien el llit de pols, i l'"aglutinant" líquid era majoritàriament aigua per activar el guix. L'aglutinant també inclou colorants (per a la impressió en color) i additius per ajustar la viscositat, la tensió superficial i el punt d'ebullició per adaptar-los a les especificacions del capçal d'impressió. Les peces de guix resultants solen mancar de "resistència en verd" i requereixen infiltració amb cera fosa, cola de cianoacrilat, epoxi, etc. abans de la manipulació regular.

Tot i que no necessàriament s'utilitza tecnologia d'injecció de tinta convencional, es poden utilitzar diverses altres combinacions de pols i aglutinant per formar objectes per mitjans químics o mecànics. Les peces resultants es poden sotmetre a diferents règims de postprocessament, com ara la infiltració o la cocció. Això es pot fer, per exemple, per eliminar l'aglutinant mecànic (per exemple, mitjançant la crema) i consolidar el material central (per exemple, mitjançant la fusió), o per formar un material compost que combini les propietats de la pols i l'aglutinant. Depenent del material, la impressió a tot color pot ser o no una opció. A partir del 2014, els inventors i fabricants han desenvolupat sistemes per formar objectes a partir de sorra i carbonat de calci (formant un marbre sintètic), pols acrílica i cianoacrilat, pols ceràmica i un aglutinant líquid, sucre i aigua (per fer caramels), etc. Un dels primers productes disponibles comercialment que va incorporar l'ús de grafè va ser un compost en pols utilitzat en la impressió 3D amb capçal d'injecció de tinta amb llit de pols. miniatura|Composit de Ti-6Al-4V i plata, produït mitjançant impressió 3D i infiltració, imatge SEM de secció metal·logràfica La tecnologia d'impressió 3D té un potencial limitat per variar les propietats dels materials en una sola construcció, però generalment està limitada per l'ús d'un material central comú. En els sistemes originals de Z Corporation, les seccions transversals s'imprimeixen normalment amb contorns sòlids (formant una closca sòlida) i un patró interior de menor densitat per accelerar la impressió i garantir l'estabilitat dimensional a mesura que la peça es cura.

Característiques A més del color volumètric mitjançant l'ús de múltiples capçals d'impressió i aglutinant de color, el procés d'impressió 3D és generalment més ràpid que altres tecnologies de fabricació additiva com ara la deposició fusionada amb injecció de material de modelatge, que requereixen que el 100% del material de construcció i suport es dipositi a la resolució desitjada. En la impressió 3D, la major part de cada capa impresa, independentment de la complexitat, es diposita mitjançant el mateix procés d'escampament ràpid.

Igual que amb altres tecnologies de llit de pols, generalment no es requereixen estructures de suport perquè la pols solta suporta elements que sobresurten i objectes apilats o suspesos. L'eliminació de les estructures de suport impreses pot reduir el temps de construcció i l'ús de material i simplificar tant l'equip com el postprocessament. Tanmateix, la despolvorització en si mateixa pot ser una tasca delicada, desordenada i que requereix molt de temps. Per tant, algunes màquines automatitzen la despolvorització i el reciclatge de la pols en la mesura que sigui possible. Com que tot el volum de construcció s'omple de pols, com amb l'estereolitografia, s'han d'acomodar els mitjans per evacuar una peça buida en el disseny.

Igual que altres processos de llit de pols, l'acabat superficial i la precisió, la densitat de l'objecte i, depenent del material i el procés, la resistència de la peça poden ser inferiors a tecnologies com l'estereolitografia (SLA) o la sinterització làser selectiva (SLS). Tot i que les propietats dimensionals "esglaonades" i asimètriques són característiques de la impressió 3D com la majoria dels altres processos de fabricació per capes, els materials d'impressió 3D generalment es consoliden de manera que es minimitza la diferència entre la resolució vertical i la del pla. El procés també es presta a la rasterització de capes a les resolucions objectiu, un procés ràpid que pot adaptar-se a sòlids que s'intersequen i altres artefactes de dades.

Les impressores 3D de llit en pols i de raig de tinta solen tenir un preu que oscil·la entre els 50.000 i els 2.000.000 de dòlars. Tanmateix, hi ha un kit de bricolatge per a aficionats que es ven des de 800 dòlars per convertir una impressora FDM de consum en una impressora de pols/injecció de tinta.

Referències

Categoria:Impressió en 3D