La impresora 3D VX1000 HSS establece un nuevo estándar en términos de velocidad, repetibilidad y flexibilidad

Presentada oficialmente en 2020, la plataforma VX1000 HSS de voxeljet estableció un nuevo estándar en la AM de polímeros al ofrecer un sistema de producción continua de alta precisión para la fabricación a gran escala. Ahora, cinco años después, este modelo continúa estando a la vanguardia de las tecnologías de sinterización basadas en materiales en polvo, y lo cierto es que las razones de este liderazgo no son ninguna sorpresa. 

La impresora VX1000 HSS se basa en la tecnología High Speed Sintering (HSS) de voxeljet, un sistema de impresión de lecho de polvo por inyección que deposita selectivamente una dosis de tinta capaz de absorber la energía sobre las capas de polímero en polvo y a continuación las fusiona utilizando la radiación infrarroja. Esta técnica presenta varias ventajas en comparación con la sinterización selectiva por láser (SLS) convencional, entre ellas un aumento significativo de la velocidad de impresión, ya que en lugar de llevar a cabo el proceso de sinterización en un área específica con la ayuda de un láser, el sistema irradia toda la capa de polvo al mismo tiempo en cuanto los cabezales de inyección terminan de depositar la tinta.  

Velocidad a gran escala

La VX1000 HSS ofrece la posibilidad de aprovechar la tecnología HSS de voxeljet a gran escala gracias a su amplio volumen de fabricación, que alcanza nada menos que los 1000 x 540 x 200 mm. Estas dimensiones, que se encuentran entre las mayores de su clase que podemos encontrar actualmente en el mercado, permiten a los usuarios fabricar un gran número de pequeños componentes de polímero o bien crear piezas individuales de gran formato. Además, dado que la tecnología HSS utiliza un cabezal de impresión basado en la inyección de tinta, la densidad de empaquetado no afecta a los tiempos de impresión de las capas, que es uno de los principales problemas que presentan las plataformas SLS en términos de escalabilidad. En líneas generales, el sistema es capaz de alcanzar una velocidad de impresión de hasta 6500 cm³/h.

El cabezal de inyección de tinta de la VX1000 HSS es un elemento esencial para poder ofrecer estas prestaciones. Compuesto por un cabezal bidireccional de una superficie de un metro equipado con unas 8000 boquillas, este componente puede depositar la tinta a lo largo del área de impresión de forma rápida, uniforme y con un alto nivel de repetibilidad. Además, incluye varios módulos piezoeléctricos dispuestos en una estructura en forma de peine, una distribución que le permite desplazarse lateralmente unos centímetros para cubrir toda el área de impresión en la pasada de retorno, lo que contribuye a impulsar aún más la eficiencia.

Repetibilidad

Además de la velocidad y la posibilidad de realizar trabajos a gran escala, uno de los principales puntos fuertes de la VX1000 HSS es la repetibilidad. voxeljet explica que el sistema inteligente autorregulable responsable de gestionar la temperatura de la impresora juega un papel fundamental a la hora de garantizar la uniformidad de la producción. «El sistema está diseñado para garantizar la distribución homogénea del calor a lo largo toda la cámara de fabricación», explica la empresa. «Incluye cinco zonas de calentamiento independientes, conformadas por los 54 módulos aéreos del techo, las paredes laterales y el suelo de la caja de trabajo —ambos calefactados—, el sistema de control de la temperatura en el recubridor y una lámpara de sinterización refrigerada que emite energía a una longitud de onda específica para garantizar que las zonas entintadas reciben la potencia térmica necesaria».

Varios sensores y pirómetros integrados en la impresora controlan minuciosamente la temperatura y recopilan datos que pueden analizarse posteriormente para optimizar el proceso. Toda la información se almacena en una base de datos SQL que proporciona a los usuarios una trazabilidad completa de cada trabajo de impresión.

Dicho de otro modo, este sistema garantiza la distribución uniforme del calor en la cámara de impresión y un calentamiento homogéneo de las piezas independientemente de si los usuarios están imprimiendo un conjunto de componentes pequeños o una pieza grande. Este sistema de gestión de la temperatura también tiene otras ventajas, como la posibilidad de maximizar la reutilización del polvo gracias al elevado grado de precisión con el que es posible dirigir la energía de la lámpara de sinterización.  

Eficiencia económica

voxeljet destaca que la eficiencia económica también ha sido un objetivo prioritario a la hora de desarrollar el hardware de la impresora. Para ello, un sistema de limpieza automatizada sin contacto garantiza el máximo rendimiento y prolonga considerablemente la vida útil del cabezal de impresión, mientras que la lámpara de infrarrojos utilizada para irradiar las capas de polvo incorpora un sistema de refrigeración mediante agua que reduce al mínimo las labores de mantenimiento y los costes que estas conllevan. En palabras de la propia empresa: «Al aunar su enorme volumen de fabricación con unos tiempos de capa constantes y simplificar las tareas de mantenimiento, la VX1000 HSS ofrece una importante ventaja tanto en términos de costes unitarios como de cara a la disponibilidad del sistema».

Este modelo incluye también un sistema integrado de reciclaje de polvo que recupera la totalidad del polvo suelto que queda sin sinterizar en la estructura externa y permite reutilizar prácticamente casi todo el material. En concreto, la VX1000 HSS admite una tasa de reciclado de hasta un 80/20 (de polvo usado a nuevo), lo que minimiza de manera significativa el desperdicio de material y reduce los costes asociados a su consumo.

Un control flexible del proceso

Como respuesta a las diferentes necesidades de los usuarios, voxeljet ha incluido la posibilidad de modificar los parámetros de impresión del sistema, como la aplicación de tinta, los perfiles de temperatura, el grosor de las capas y las tasas de reciclado del polvo. El hecho de poder personalizar los ajustes de impresión ofrece a los usuarios un elevado grado de control sobre las propiedades de las piezas finales (es decir, el alargamiento de rotura, la resistencia a la tracción y la rugosidad de la superficie). En concreto, los usuarios pueden controlar estas propiedades en la propia estructura de las piezas, lo que permite modificar sus características a lo largo de las distintas áreas para optimizar el rendimiento y —a nivel de eficiencia—, el consumo de tinta.

La impresora también ofrece la posibilidad de almacenar los perfiles de configuración, lo que facilita la tarea de seleccionar los parámetros correctos para cada trabajo de impresión y garantiza la repetibilidad.

«La VX1000 HSS permite configurar diferentes parámetros dependiendo del modo de impresión, por lo que los usuarios cuentan con un amplio margen para optimizar el proceso», asegura voxeljet. «Por ejemplo, aumentar la dosis de tinta puede mejorar la resistencia de la pieza en detrimento de la facilidad de extracción, y viceversa. Además de potenciar la flexibilidad del sistema, estas opciones personalizables también permiten optimizar los procesos deseados para adaptarlos a aplicaciones concretas».

Para ello, la plataforma HSS de voxeljet ofrece a los usuarios acceso a una amplia red de empresas asociadas especializadas en el ámbito de la investigación y los materiales con el objetivo de compartir sus conocimientos y fomentar la colaboración a la hora de homologar nuevos materiales y aplicaciones y optimizar la cadena de procesos. A través de esta red, ya se han probado más de 30 materiales para su uso en este modelo, incluidos PA 12 , PP, TPU, PEBA y EVA.

La VX1000 HSS, una solución más que solvente

Al final, su combinación de hardware y software hace de la VX1000 HSS una apuesta ideal para la producción en serie. Además de solucionar muchos de los problemas asociados a los procesos SLS estándares, este modelo ha establecido un nuevo estándar en términos de velocidad de producción, repetibilidad, adaptabilidad y eficiencia económica, lo que abre un amplio abanico de posibilidades desde el punto de vista de las aplicaciones y garantiza una productividad continua para la AM de plástico basada en materiales en polvo.