Como funcionan las impresoras 3d con doble extrusor

La impresión en 3D de múltiples materiales cada vez es más común con las impresoras 3D más recientes, mas aún hay retos para lograr que las capas de múltiples materiales se adhieran adecuadamente. En un trabajo titulado “Enhanced Bonding of Immiscible Polymers vía Intermixed Co-extrusion in Fused Deposition Modeling”, dos estudiosos describen un procedimiento desarrollado para prosperar la fuerza de adhesión de piezas impresas en 3D con materiales diferentes.

Puesto que la mayor parte de los sistemas FDM de materiales múltiples emplean boquillas separadas para cada uno de ellos de los materiales, esto limita la capacidad de imprimir piezas de material con auténtica MGF (clasificación funcional), en tanto que estas impresoras generan componentes con una transición muy diferente de un material a otro”, apuntan los estudiosos.  Un ejemplo de impresoras 3d profesionales que utilizan doble cabezal independiente es la tresdpro R1.  Por tanto, los dispositivos impresos con estos sistemas multimateriales FDM son frágiles a la delaminación o bien otros géneros de fallas cuando se cargan mecánica o bien térmicamente debido a posibles inconvenientes de adherencia del material”.

Por ende, los estudiosos desarrollaron un sistema de impresión multimateriales FDM 3D con una sola boquilla capaz de depositar múltiples materiales, mudando la composición de forma continua mientras que se imprime. Diseñaron y fabricaron un sistema de 3 extrusores adaptados con 3 canales inertes. El sistema puede usarse para imprimir con o bien sin mezcla, con lo que es capaz de imprimir tanto por coextrusión lado a lado como por coextrusión mezclada.

El cabezal tri-extrusor tiene 4 componentes principales: 2 guías, una cámara de fusión dividida y una boquilla. Los carriles-guía disponen de un disipador de calor que garantiza que los filamentos no alcancen una temperatura superior a la temperatura de transición vítrea.

2 entradas están anguladas a 45° respecto al plano horizontal desde el lado izquierdo y derecho cara la cámara de fusión y la boquilla, y la tercera entrada está presta a 90° respecto al plano horizontal y concéntrica respecto a la cámara de fusión y la salida de la boquilla”, explican los estudiosos. “La entrada izquierda y derecha se emplea para materiales termoplásticos, al tiempo que la entrada superior está destinada a trabajos futuros. Por ende, la entrada superior se sostuvo cerrada con un tornillo M6 a lo largo de todo el trabajo acá.”

Para activar la mezcla, se introduce un mezclador helicoidal estático en la boquilla que se atornilla a la cámara de fusión. Cuando los polímeros derretidos fluyen a través del intermezclador, se mezclan por advección embrollada. Se emplearon ABS y HIPS como materiales para el estudio.

Las resistencias a la tracción de las piezas impresas lado a lado y de las piezas mezcladas eran indistinguibles, lo que prueba que la mezcla no tiene ningún efecto desfavorable sobre la resistencia mecánica. No obstante, las piezas impresas una a la vera de la otra se partieron tras los ensayos de tracción, al paso que las piezas mezcladas se resquebrajaron uniformemente durante la sección trasversal.

Las pruebas con muestras de extrusión confirman que los coextruidos mezclados tienen claves mecánicas azarosas mas bien consistentes, lo que resulta en una resistencia final afín de los coextruidos lado a lado”, concluyen los estudiosos. “Más esencial todavía, las muestras lisas muestran que el mezclado mejora la fuerza de adhesión de 2 cordones depositados lindantes en más de un cuarenta por ciento .”

Los resultados sugieren que el mezclado puede resultar en una mayor resistencia mecánica, siempre que todos los otros factores se sostengan iguales. Los trabajos futuros incluirán nuevas pruebas mecánicas y la impresión en 3D de materiales clasificados funcionalmente.

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