El Modelado Homogeneizador de Partículas se basa en la plataforma de jetting de aglutinantes metálicos de la empresa y aprovecha las tintas de nanopartículas cerámicas
Fuente original: VoxelMatters (Davide Sher, 27 de septiembre de 2023)
El equipo de Investigación y Desarrollo (I+D) de Ricoh se encuentra entre los más innovadores y creativos de todo el ámbito de la Fabricación Aditiva (AM), superando los límites de los materiales más complejos. Tras mostrar varias aplicaciones de inyección de aglutinante de aluminiola empresa dirige ahora también su atención hacia la cerámica técnica con un nuevo enfoque PHM, Modelado de Homogeneización de Partículas.
El proyecto, dirigido en Japón por Kiichi Kamoda, Jefe de Proyecto de Fabricación Aditiva para Cerámica Estructural en Ricoh Company Limited (RCL), tiene como objetivo la producción por chorro de aglutinante de grandes piezas fabricadas con cerámicas técnicas como la alúmina y el carburo de silicio. Como se ha detallado recientemente en Estudio de Mercado de Cerámica Técnica AM de VoxelMattersse trata de un sector pequeño con un potencial de crecimiento muy elevado. Parte de este potencial reside en la capacidad de producir rápidamente piezas más grandes mediante la tecnología de inyección de aglutinante.
El equipo de I+D de Ricoh señala que la cerámica no se puede fundir y moldear, ya que tiene un punto de fusión elevado y no es fácilmente mecanizable. Por eso, en los métodos de procesamiento existentes para piezas cerámicas, hay un equilibrio entre tamaño, grosor y complejidad de la forma. Lo mismo ocurre con las impresoras 3D existentes para materiales cerámicos.
El proceso
Por ello, la empresa está recurriendo a un proceso que denomina Modelado Homogeneizador de Partículas, o PHM, para producir piezas verdes más densas añadiendo una tinta de nanopartículas.
Ricoh cree que un mayor uso de la cerámica puede contribuir en varios campos. Por ejemplo, utilizar cerámica significa que las piezas expuestas a altas temperaturas o en entornos corrosivos pueden ser ligeras y tener una mayor eficacia del sistema. Ricoh pretende utilizar el PHM para conseguir funciones y calidad que no eran posibles en el pasado mediante el control de la homogeneización, un fenómeno extremadamente complejo provocado por una reacción entre las partículas granuladas y la tinta que contiene nanopartículas.
Ricoh está desarrollando el modelado de homogeneización de partículas para superar estos retos. Trabajando con materiales y procesos, el equipo de desarrollo está determinando cómo se pueden fabricar objetos cerámicos, en el menor tiempo posible, para que tengan las formas y la resistencia necesarias para los componentes estructurales.
En la PHM, las partículas cerámicas primarias (partículas pequeñas) se unen con una pequeña cantidad de resina para formar partículas secundarias (partículas granuladas), que se extienden con un rodillo. La tinta que contiene nanopartículas cerámicas se aplica a las zonas objetivo de la capa de partículas secundarias. La tinta rompe las partículas secundarias al extenderse, y las nanopartículas entran en los huecos entre las partículas primarias. De este modo, las nanopartículas cerámicas se unen estrechamente, de forma homogénea, en toda la capa. Esta estructura permite sinterizar la capa con eficacia. Este proceso se repite hasta que se forma el objeto en el polvo; a continuación, los elementos líquidos de la tinta se secan para dejar un cuerpo verde. A continuación, se extrae el cuerpo verde del polvo y se hornea para evaporar los elementos internos de resina. De este modo, el objeto se sinteriza y adquiere una densidad elevada.
¿Y ahora qué?
Según Ricoh, esta tecnología resolverá la disyuntiva entre la complejidad de la forma, la resistencia del material, el tiempo de producción y los costes de producción, que suele darse con los procesos convencionales. Ricoh no es el primero que intenta integrar tintas con nanopartículas en procesos aditivos cerámicos, pero la empresa pretende aprovechar su experiencia en el desarrollo de impresoras y tóneres para combinar la tecnología de inyección de tinta con la de procesado de polvos y crear una funcionalidad sin precedentes. El nuevo proceso se aplicará a la alúmina (óxido de aluminio) y a cualquier material que requiera sinterización, incluido el carburo de silicio (SiC) y otras cerámicas.
La nueva tecnología de inyección de aglutinante cerámico PHM de Ricoh se presentará en Formnext 2023 (Pabellón 12.0, Stand B33), junto con emocionantes desarrollos en la inyección de aglutinante de aluminio de Ricoh, y Ricoh 3Dy otros materiales, tecnologías y ofertas de servicios integrales de Ricoh.