La impresión 3D -- o fabricación aditiva – ha avanzado mucho en poco tiempo,  asistida en gran medida por las capacidades del curado por radiación UV y EB. Aquí, el Secretario General de RadTech Europe, la asociación europea para las tecnologías de curado por radiación, discute la posición actual en el mercado dinámico de la impresión 3D.

Las tecnologías de UV y EB existen desde hace muchos años ya, haciendo posible el curado rápido y eficaz de, por ejempo, suelos/panelas de madera y recubrimientos acquitectónicos, y – más recientemente – el curado rápido de tintas de impresión, especialmente para etiquetas y embalajes, para producir una rapidez de prensa más alta. Y eso no es todo. Hoy en día, utilizando la tecnología UV/EB, los objetos 3D se pueden crear en plástico desde un archivo digital. Esto es el foco nuevo de una serie de industrias mucho más amplia, de dispositivos médicos a juegos, joyería a medida, electrónicos, y componentes automóviles. Todas estas aplicaciones nuevas incluyen el curado por radiación.

Según un informe publicado recientemente de MarketsandMarkets1, con sede en los EE.UU., el mercado mundial de la impresión 3D/fabricación aditiva – incluyendo las máquinas de impresión 3D, materiales de impresión, y proveedores de soluciones – está creciendo muy rápido. Se espera que va a conseguir un valor de $ 8.43 billón en 2020, con una tasa de crecimiento anual consolidada de 14.37 %, entre 2014 y 2020.

Los recubrimientos industriales tradicionales – especialmente los recubrimientos para maderas (el mercado de uso final en general más grande para recubrimientos de curado UV) – siguen siendo el sector de curado UV que crece más rápido por el mundo entero, seguido por los electrónicos. Las resinas UV mismas proveen los productos finales de las propiedades, y la tecnología de recubrimientos sentó las bases para el progreso del curado por radiación a los imperios del campo nuevo de la impresión 3D, que está creando nuevas oportunidades que superan la rapidez mejorada simple, la eficacia, y los factores de reducción de gastos significativos que antes atrayeron a los que aceptaron la tecnología en sus diversas formas.

Elección de proceso

El actual proceso seleccionado para la impresión 3D/fabricación aditiva depende del método que se utiliza para añadir distintos materiales para hacer una estructura 3D -- líquidos o sólidos. Sistemas líquidos muchas veces están polimerizados usando energía UV, con la formulación líquida depositada por chorro, seguida por el curado UV, y el modelo repetido hasta que el objeto está completo. El curado UV LED es otro desarrollo actual de interés, que ofrece una rapidez de curado más alta aunque todavía una potencia eléctrica limitada, y el curado láser también es una opción.

Estereolitografía (SLA), la base de tecnología establecida más vieja, construye un producto verticalmente capa por capa – curado por un rayo láser – en un barril de polímero líquido.  DLP – proyección digital de luz – utiliza un proyector, parecido a los que se utilizan para presentaciones de negocios, para proyectar la imagen de la sección transversal deseada de un objeto en un barril de plástico reactivo a la luz (fotopolímero). La luz selectivamente cura la parte específica sólo. La opción más nueva, el proceso de chorro de materiales o la impresión 3D inkjet, dirige capas ultrafinas de polímero de un cabezal de impresión compuesto de múltiples toberas a una plataforma, y cada capa se cura por UV individualmente. Produce una construcción de plástico completamente reticulada, que está sostenida por un material parecido a gel que permite la creación de geometrías e inclinaciones estructurales y complejas, y entrega un resultado muy duro y fuerte que puede combinar materiales diferentes y colores diferentes en la misma construcción del producto. Un automóvil en miniatura de plástico rígido, por ejemplo, se puede proveer de cubiertas suaves de goma. Estos atributos físicos recomiendan además la impresión 3D inkjet, con una mezcla de materiales adecuada, para un prototipado rápido dentro de una a serie amplia de industrias y aplicaciones.

La impresión 3D ya está reformando la industria de dispositivos médicos, sobre todo en los campos de audífonos, ortopédicos (prótesis) y dentales – y también está impulsando un nuevo desarrollo del producto, debido a su capacidad de facilitar prototipado rápido y la creación de modelos médicos. La ingeniería de tejidos orgánicos humanos es sólo un campo en el que hay progreso activo, y experimentos en innovaciones adicionales siguen rapidamente. Por supuesto, sin embargo, los materiales utilizados tienen que ser aprobados y declarados seguros tanto para la exposición limitada a piel como para las aplicaciones de implantación. Solamente pocos, tal como nylon 11 y poliácido láctico, para la exposición limitada a piel y titanio y acero inoxidable para el uso como implantación están aprobados actualmente. Más progreso en este campo depende de resultados exitosos de pruebas con materiales como magnesio, cerámico y superaleaciones.

La industria de navegación está aprovechando también de la fabricación aditiva de curado UV. Puesto que, por naturaleza, requiere cantidades de componentes muy pequeñas, la tecnología puede ser muy costo-efectiva, y tiene una entrega del producto rápida sin los costos altos y el retraso de tiempo asociado con moldes de precisión y otras esencias de manufactura físicas. La impresión 3D, por las mismas razones, está disfrutando también de una popularidad en aumento en la industria del automóvil. Un buen ejemplo aquí es la creación de Opel de herramienta y moldes compuestos a medida de impresión 3D para fomentar la colocación precisa de sus piezas y accesorios OEM (fabricante de equipos originales) del vehículo. Incluso vehículos de la Fórmula 1 hoy en día lucen adornos protectivos de la carrocería de impresión 3D.

Evidentemente, los mercados del consumidor son seguidores fervientes de una tecnología que entrega productos profesionales, de impresión 3D de alta calidad, que también se pueden hacer a medida. Hoy en día vemos automóviles en miniatura, productos de deporte, joyería a medida, equipaje, regalos promocionales, y muchos otros objetos de impresión 3D en los estantes del comercio minorista. El mercado del consumidor también tiene su propia línea de productos: impresoras 3D domésticas – principalmente basadas en la tecnología de extrusión termoplástica – actualmente son unidades de alta tendencia en el mercado de bienes tecnológicos, pero evidentemente faltan la presición de la resolución y rapidez de las impresoras 3D profesionales.

Tendencias e innovaciones

El deseo de adquirir mejor calidad y la habilidad de la máquina para imprimir una serie de materiales más amplia todavía son motivos importantes para innovación. Hay mucha actividad en el desarrollo de software (capacidades de escanear), y en resinas y equipos para la impresión 3D inkjet. La industria también está focalizada en cotejar la tecnología de la manufactura con nuevos materiales importantes; máquinas multimateriales que utilizan la menor cantidad posible de resursos, sin residuos; la manufactura a petición de productos hechos a medida y productos en ediciones limitadas; productos ‘ligeros’ y explotar la libertad en el diseño de tanto la composición de materiales y las geometrías; e incluso la realización de impresión 3D en cadenas de procesamiento convencional en la industria. El curado UV es una fuerza importante en la innovación en la tecnología, porque ofrece una creación de la trayectoría de las herramientas más fácil y archivos más pequeños, una variedad más amplia de materiales y químicas que la otra opción, y más detalle. Puesto que los costos de la electrónica del consumidor disminuyen, también, la versatilidad de los sistemas basados en UV seguirá extentiendo el mercado para la impresión 3D.

También hay iniciativas importantes actualmente para crear una plataforma duradera para la impresión 3D – tanto para recoger plásticos para reciclaje y reutilización en la impresión 3D,  como para convertir plásticos reciclados en una fuente enorme para filamento imprimible 3D. El aumento del éxito de la tecnología significa, también, que ahora también hay una necesidad real para establecer normas internacionales y europeas para la fabricación aditiva; y aquí el proyecto de la UE SASAM2, la acción de soporte a la normalización en fabricación aditiva, construyó una hoja de ruta pionera para actividades de normalización. La 3D Printing Association3 (asociación de impresión 3D) internacional también está juntando los hilos de una infraestructura de industria, y evidentemente los miembros de RadTech Europe son socios importantes en este mercado que crece rápido para las habilidades y los beneficios del curado UV, proviendo química actual, bienes de consumo, y equipos que cumplen con normas reglamentarias y de seguridad exigidas.

Si la impresión 3D/fabricación aditiva con el tiempo será un competidor completo en las técnicas de manufactura tradicional en el mercado de masas sigue siendo una pregunta. Sin embargo, la cadena de suministro técnica de la industria sigue desarrollando sus capacidades para fabricar productos – portátiles, tabletas, y otros dispositivos digitales – que tienen componentes de materiales múltiples complejos y una manufactura rápida y económica. El curado por UV, aquí, es la fuerza importante. Como en muchos sectores grandes, el curado por radiación seguramente tiene una futura dinámica.