MODELADO POR DEPOSICIÓN DE HILO FUNDIDO. FDM.

Fusion Deposited Modelling, FDM, es la tecnología de prototipado rápido más usada después de la estereolitografía, y a la que recurren los centros de diseño de las principales marcas mundiales de sectores como: automoción, aeronáutica, informática, package, etc.

Funcionamiento.

 Un filamento de plástico se desenrolla de una bobina y abastece material hacia una boquilla de extrusión. La boquilla se alimenta con un filamento de un tamaño alrededor de 1,25mm que es calentado a una temperatura entre 0,5-1ºC por debajo de la temperatura de fusión del material. La boquilla queda montada en una plataforma mecánica, que puede moverse en dirección horizontal y vertical.

A medida que la boquilla se desplaza por la mesa de acuerdo con la geometría adecuada, deposita una fina capa de plástico extruido para formar cada capa. El plástico se endurece inmediatamente después de salir expulsado de la boquilla y se adhiere a la capa de abajo. Todo el sistema está dentro de una cámara, que se conserva a una temperatura justo por debajo del punto de fusión del plástico.

El cabezal va imprimiendo por capas hasta completar los prototipos. Para sustentar las zonas en voladizo de la pieza, se extruye un segundo material de soporte que se elimina fácilmente, por ejemplo disolviéndolo en agua. De esta forma se obtienen prototipos funcionales realizados en materiales termoplásticos, excelentes para ensayos y montajes e incluso algunos materiales con una resistencia a altas temperaturas (200ºC).

El tamaño de las capas pueden regularse (dependiendo de la máquina y el material) desde 0,127mm hasta 0,33mm de espesor.

Figura. Esquema máquina FDM. Fuente: Laboratory of Information Processing Science. Universidad de Helsinki. http://www.cs.hut.fi

Maquinaria de FDM.

Máquina FDM-2000. Fuente: http://www.me.psu.edu/lamancusa/rapidpro/

Materiales:

  • El ABS ofrece una resistencia adecuada y últimamente se han introducido materiales como el policarbonato, mezclas PC-ABS y polifenilsulfonas, los cuales aumentan la capacidad del método en cuanto a resistencia y rango de temperatura.

Aplicaciones:

  • Prototipos creados para conceptualización y presentación. Debido a que el prototipo creado con esta tecnología se puede pintar, lijar, perforar,… se puede presentar terminado casi como el producto real.
  • Prototipos para pruebas funcionales. Los creados con ABS pueden llegar a presentar un 85% de la resistencia real del producto real, haciéndolos muy recomendables para productos de consumo.

Ventajas:

  • Realiza piezas que tienen una alta precisión, reflejando fielmente el diseño, tanto en tolerancias de forma, como dimensionales. Campos de tolerancia máxima de 0,1 mm en 400mm de longitud.
  • Los prototipos creados no se deforman, son estables dimensionalmente y con muy buenas características mecánicas, para realizar ensayos funcionales, montajes, etc.
  • Se realiza con materiales con excelentes resistencias a la temperatura desde 85 ºC hasta 220 ºC
  • Aptos para pintar, cromar, mecanizar.
  • Las piezas son menos pesadas que, por ejemplo, en la estereolitografía.
  • Su velocidad relativa y bajo coste, permite hacer pequeñas series.

Limitaciones:

  • Acabado superficial no demasiado bueno, aspecto granulado.
  • Necesidad de soportes.
  • Presenta escasa consistencia vertical.
  • Tiene una exactitud restringida debido al tamaño de los filamentos con los que se trabaja.
  • En general la velocidad de generación no es elevada. Cuando se trata de piezas grandes o gruesas se hace un proceso muy lento.
  • Se pueden generar tensiones dentro del modelo debido al calentamiento y rápido enfriamiento que sufre el material en la deposición. Esto puede provocar distorsiones en el producto final.

Consideraciones geométricas:

  • El tamaño de las piezas creadas puede llegar a tener una dimensión de 914x686x1041mm.

Videos explicativos de la secuencia de fabricación de prototipado rápido por FDM:

Índice. 

Fabricación por corte y laminado. LOM.

Tecnología de laminación con papel. PLT.

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