En la fabricación aditiva industrial, la precisión lo es todo. Los ingenieros de manera continua
empujan los límites de la impresión 3D al utilizar polímeros flexibles de alto rendimiento como
TPU o mezclas especiales para paredes delgadas. Sin embargo, estos materiales avanzados
vienen con un costo ambiental estricto: requieren refrigeración rápida y precisa en el momento
que abandonan la boquilla caliente para instantáneamente fijarse en la forma geométrica
buscada.
Si su planta sufre con picos de temperatura en verano, confiar en equipamiento estándar por
ventiladores puede guiarlo a fallas de impresión costosas. Acá está cómo una compañía eliminó
el dolor de cabeza causado por el aumento gradual de la temperatura ambiente mediante
tecnología sencilla de aire comprimido.
El reto: Derretimientos en verano en prototipos avanzados.
Un equipo de ingeniería debía imprimir un lote de componentes complejos usando un polímero
flexible sensible a la temperatura. El proyecto requería tolerancias precisas y una ejecución
perfecta en voladizos complejos.
El desafío se volvía más complicado en el pico de verano. El piso principal de la planta poseía
en promedio 88oF (31oC), mientras que en el laboratorio de fabricación aditiva, sin climatización,
la temperatura ambiente rondaba los 85°F (29°C).
El punto de falla:
Los ventiladores originales de refrigeración de plástico incorporados en la impresora 3D
funcionaban a máxima potencia. Sin embargo, como dependen exclusivamente de la entrada de
aire caliente y húmedo del ambiente, no podían reducir la temperatura del polímero con la
rapidez necesaria.
Durante un ciclo extendido de impresión de 14 horas, llegó el desastre. En los segmentos
voladizos finos y “puentes” delicados del prototipo, el plástico caliente comenzaba a deformarse
y ceder antes de poder solidificarse. A la siguiente mañana, los operarios encontraron una
montaña “fideos” de plástico inutilizable, resultando en una pérdida de filamentos especiales y
una fecha límite de producción no cumplida.
Los arreglos tradicionales fallidos
El equipo de ingeniería consideró múltiples arreglos tradicionales, pero cada uno introducía un
cuello de botella operacional:
- Bajar la temperatura de extrusión: Esto causó poca adhesión entre capas, debilitando
la integridad estructural de la pieza, y amenazando con trabar o saturar la boquilla de la
impresora. - Agregar ventiladores eléctricos más grandes: Esto solo movilizó más aire húmedo y
caliente, generando corrientes turbulentas que deformaban las capas de base y las
despegaban de la plataforma de impresión. - Instalar un sistema de aire acondicionado dedicado: Esto fue descartado por ser muy
costoso, consumir mucha energía y precisar de mucho tiempo para una simple estación
de prototipos.
La solución: Un Refrigerador Ajustable Dirigido de EXAIR.
El equipo decidió cambiar y reutilizar un Refrigerador Ajustable de otra ubicación de la planta.
Utilizando la base magnética giratoria, ellos colocaron el Refrigerador directamente a la
estructura metálica del recinto de la impresora 3D. Dirigieron el flexible de aire frío a través de un
panel de acceso lateral de manera directa y precisa hacia el área de impresión por debajo de la
boquilla en movimiento.
En vez de soplar aire ambiente a 85oF (29oC) hacia la impresión, los operarios fueron capaces
de regular un caudal de aire seco a 20°F (-7°C), logrando solidificar el plástico de manera
precisa, capa por capa.
¿Qué hace que el Refrigerador sea realmente “AJUSTABLE”?
Mientras que los Tubos Vortex industriales estándar requieren un destornillador para ajustar
manualmente la válvula de “fracción fría” o fracción de aire frío interno, el Refrigerador Ajustable
Dirigido está específicamente diseñado para una configuración rápida y “en vivo” a través de dos
vías mecánicas de ajuste:
- Perilla / válvula de control de temperatura: Los operarios no necesitan herramientas
para modificar el rendimiento. Al girar la perilla externa incluida en el producto, usted
puede ajustar la válvula interna de control de temperatura. Esto regula exactamente
cuánto aire caliente es expulsado, permitiéndole ajustar de manera precisa la
configuración de temperatura, con un rango entre temperatura ambiente hasta los -30oF (-
34oC). Generadores intercambiables: Diferentes polímeros requieren diferentes velocidades de
aire. Para cambiar la capacidad de refrigeración general, el sistema incluye tres
generadores internos intercambiables clasificados en caudales de15 pie3/min (425lts/min)
25 pie3/min (708 lts/min)
30 pie3/min (850 lts/min).Cambiarlos permitirá al operario escalar el volumen de aire frío hacia arriba o hacia abajo sin perder las temperaturas bajo cero necesarias para la rápida solidificación del material.
El resultado
Al girar lentamente la perilla hasta los 20oF (-7oC), el aire bajo cero solidificó instantáneamente
las capas de polímero sensible a la temperatura el milisegundo siguiente al ser extruido. Esto
eliminó por completo la deformación del material en voladizos complejos y puentes.
Debido a que el Refrigerador Ajustable Dirigido utiliza la tecnología de Tubo Vortex de EXAIR,
no posee partes móviles, no utiliza electricidad, y no requiere refrigerantes químicos. El mismo
funciona de manera constante y confiable durante todo el ciclo de impresión, 14 horas en este
caso en particular. Las piezas resultantes fueron geométricamente perfectas y estructuralmente
sólidas, lo que llevo a la planta a equipar de manera permanente todas sus estaciones de
impresión avanzada con Refrigeradores Ajustables Dirigidos.
¿Por qué los Tubos Vortex superan a los Ventiladores Eléctricos en producción por
aditivos?
Para entender el por qué esta solución funciona tan bien, es de mucha ayuda mirar las físicas de
como el calor es transferido durante el proceso de impresión:
Un ventilador eléctrico estándar puede solamente refrigerar una pieza hasta la temperatura a la
que se encuentra la habitación. Cuando el ambiente está caliente, el ventilador solamente
moviliza ese aire caliente.
En sentido contrario, un Refrigerador Ajustable Dirigido de EXAIR convierte un suministro
estándar de aire comprimido en dos caudales: uno caliente y uno frío. El flujo frío es
suministrado a dramáticamente por debajo de la temperatura ambiente y focalizado a través de
una manguera flexible. Esta diferencia de temperatura extrema cauda una rápida transferencia
de calor, “congelando” el plástico en su lugar antes que la gravedad pueda moverlo. Además,
debido a que su aire es completamente seco, no introduce humedad o condensado en la cama
de impresión, protegiendo la integridad del material o de polímeros higroscópicos.
Tome control de su entorno de producción
No deje que la temperatura por temporada de su planta dicte la calidad de su producción. Tanto
si está refrigerando plásticos moldeados, materiales metálicos mecanizados, o perfeccionando
impresiones 3D de alta tolerancia, EXAIR tiene soluciones de refrigeración puntual sin
mantenimiento y que se adecúan a su aplicación.
Si desea eliminar las deformaciones, el aumento progresivo de la temperatura y las paradas no
programadas en su planta, comuníquese hoy mismo con un nostros para encontrar el sistema ideal para su aplicación.
