Impresión 3D con diseño ilimitado

Manufacturers' Monthly habla con CNC Design sobre sus capacidades de fabricación aditiva de piezas de gran tamaño para diferentes sectores de fabricación.

CNC Design se ha extendido más recientemente a la fabricación aditiva a través de VSF, una solución para la fabricación 3D de piezas de gran tamaño para diferentes industrias como la construcción, la aeroespacial, la marina y la minería. Es adecuado para muchas industrias que producen componentes de gran tamaño.

John Croft, gerente de desarrollo de tecnologías aditivas para CNC Design, recuerda su primer encuentro con la fabricación aditiva en 1991. Al ver la máquina FDM imprimir una pieza de plástico en la Universidad Tecnológica de Swinburne, inmediatamente comentó: “¿Se da cuenta de que este es el futuro de la fabricación? " Recordó haber dicho que la tecnología no se limitaría sólo a los polímeros.

"La impresora FDM tenía un área de construcción de 250 cubos, que era enorme en ese momento", dijo Croft. “Muchas industrias no estaban preparadas para las capacidades de la máquina y decían que era demasiado cara. Las empresas creían que todavía era una especie de arte negro y que no despegaría, pero ahora la fabricación aditiva es una industria multimillonaria. La industria está empezando a cobrar impulso en torno a lo que los aditivos pueden hacer en el proceso de fabricación, pero Australia todavía está entre 10 y 15 años por detrás de gran parte del mundo”.

Casi tres décadas después, Croft continúa desarrollando el oficio a través de su trabajo en CNC Design, una empresa experta en soluciones de control de movimiento especializada en Virtual Smart Factory (VSF) y máquinas CNC. Fundada por el director general Bruce Rowley, CNC Design comenzó como una empresa de modernización de CNC, específicamente en torno a máquinas herramienta. Al traer algo nuevo al mercado australiano, la empresa se convirtió en distribuidor en Australia y el sudeste asiático de los productos de máquina herramienta Siemens, que sigue siendo una parte integral del negocio.

Los sistemas basados ​​en pórtico Virtual Smart Factory (VSF) se encuentran entre las impresoras 3D más grandes del mundo y pueden combinar mecanizado aditivo y de 5 ejes en una sola máquina. CNC Design inició el proyecto de investigación y desarrollo de estas máquinas en 2017, impulsado por los requisitos de un proyecto específico de impresión con cera en el Reino Unido.

“CNC Design lo vio como una tecnología emergente y un mercado emergente”, explicó Croft. "Había muchos jugadores interesados ​​en pequeñas impresoras para plásticos y metales, así que decidimos pasar a la impresión a mayor escala, empezando con cera y luego desarrollando la tecnología de impresión para hormigón y termoplásticos".

Hoy en día, VSF puede imprimir grandes componentes de hormigón y compuestos termoplásticos. Un ejemplo de la capacidad de las impresoras 3D de CNC Design se utiliza en aplicaciones aeroespaciales, incluida la fabricación de moldes al vacío utilizando termoplásticos de alta temperatura (PEEK) combinados con fibra de carbono, al tiempo que se reducen considerablemente los costos de herramientas.

Compuesto VSF

VSF Composite utiliza un sistema basado en extrusión accionado por tornillo que puede imprimir con una amplia gama de termoplásticos, incluidos ABS, PC, HDPE, PEEK y compuestos reforzados con fibra de carbono o fibra de vidrio. CNC Design suministra la impresora compuesta más grande al fabricante de Queensland Zone RV, lo que será el sistema de impresión 3D más grande del hemisferio sur. El modelo de 22 por 5 por 1,6 metros comenzará a mecanizar los moldes para la gama de caravanas todoterreno de la compañía con sede en Coolum Beach que combinan carrocerías compuestas livianas con componentes líderes en su clase.

"Están utilizando un sistema extrusor grande que tiene capacidad para extruir hasta 200 kilos por hora", comenta Croft. “Debido al peso, será un sistema de pórtico de dos vigas, por lo que el sistema de mecanizado estará en una viga separada. Es capaz tanto de imprimir como de mecanizar en 3D”.

El sistema Large Area Gantry es capaz de combinar fresado de cinco ejes e impresión de tres ejes en una sola máquina. La impresión 3D de tres ejes se realiza utilizando un cabezal de impresión CNC Design Modelo 60-150, que cuenta con un sistema de transporte y secado de pellets al vacío, lo que permite velocidades de impresión de hasta 200 kg por hora con la unidad extrusora más grande. La gama de unidades extrusoras de CNC Designs varía desde 19 kg por hora y la siguiente unidad extruye hasta 40 kg por hora. El sistema también tiene la flexibilidad de mecanizado de cinco ejes, lijado orbital y pulverización, con un bastidor de herramientas y una unidad de calibración del cabezal de impresión integrados.

Concreto VSF

La impresión en hormigón ha crecido a nivel mundial durante la última década y el CNC continúa prosperando en esta área. Dos clientes recientes utilizan las impresoras VSF Concrete como sistemas de pórtico de alto rendimiento, ideales para la fabricación aditiva de módulos de construcción prefabricados y piezas arquitectónicas.

Una de ellas es Siam Cement Group (SCG), una de las empresas cementeras más grandes del sudeste asiático. A finales de 2020, SCG imprimió en 3D un centro de investigación y desarrollo de 102 metros cuadrados en Tailandia utilizando la impresora in situ VSF de CNC Design.

La impresora está diseñada para ser fácilmente reubicable y al mismo tiempo conservar una alta velocidad y precisión de impresión, lo que permitió a SCG imprimir una superficie de pared con textura intrincada. Utilizar métodos convencionales habría requerido moldes y encofrados complejos para realizar este diseño.

“La construcción del muro tomó alrededor de dos días con cinco operadores, lo que ahorró tiempo y mano de obra. La impresión real tardó dos días en imprimirse con una precisión superior a cinco milímetros”, dijo Croft.

CNC Design impulsó este tipo de servicios en el sudeste asiático cuando, más recientemente, el segundo cliente, la Junta de Desarrollo de Vivienda (HDB) de Singapur, se acercó a la empresa después de que los procesos de producción de prefabricados causaran retrasos y requirieran más trabajadores. La solución Virtual Smart Factory (VSF) se aplicó al mecanizado, manipulación y fabricación aditiva, no solo de hormigón sino también de cera, espuma y plásticos de alta temperatura. Como resultado, Singapore HDB pudo imprimir en 3D elementos de hormigón únicos de hasta 9 m de largo, 3,5 m de ancho y 3,8 m de alto.

Gama Virtual Smart Factory (VSF)

“El termoplástico ocupará un lugar prioritario y el siguiente será el concreto”, afirmó. “Esas son nuestras dos grandes áreas de enfoque actualmente, la motivación de nuestros clientes es desbloquear prácticas de construcción más sostenibles. Uno de nuestros mayores desafíos a nivel mundial son los desechos causados ​​por la construcción: el 83 por ciento de los desechos del mundo provienen de la construcción y el 27 por ciento de las emisiones de Co2. Una construcción más sostenible es una gran ventaja para el futuro”.

CNC Design se ve a sí mismo como el socio perfecto para las industrias que adoptan estas nuevas tecnologías.

"La belleza del diseño flexible de VSF es que pueden ser ilimitados y queremos aprovechar nuevas formas y diseños con diferentes clientes", dijo. “Analizaremos diseños complejos en los que nuestra tecnología VSF desempeñará un papel importante.

Los ingenieros de CNC Design suministran la impresora Virtual Smart Factory (VSF) y los materiales de impresión termoplásticos aquí en Australia.

CNC Design sigue despertando interés por esta tecnología termoplástica y Croft espera que la principal área de crecimiento de la empresa sea este campo a corto plazo. El otro factor importante que está frenando el crecimiento de la industria de la fabricación aditiva son las habilidades, ya que necesitamos concentrarnos en la educación para aumentar estos conjuntos de habilidades que permitan el crecimiento tanto de la fabricación aditiva como de nuestra industria manufacturera.

Con un crecimiento continuo a la vista para CNC Design, Croft explicó que la educación del cliente es crucial para avanzar.

"Estamos tratando de crear conciencia sobre la fabricación aditiva en la industria australiana", dijo. "Esta tecnología realmente está disponible y está disponible con soporte y servicio completo aquí en Australia".