Polimeroetan oinarritutako fabrikazio gehigarria eta 3D inprimaketa: etorkizuneko teknologia gaur egungo gizartean

Cristian Mendes, Beñat Artetxe, Leire Ruiz-Rubio, Jose Luis Vilas

Fabrikazio gehigarria (additive manufacturing, AM) teknologia ezberdinak biltzen dituen fabrikazio prozesua da, gaur egun “3D inprimaketa” izenez ezagutzen dena. Prozesu honetan, material jakin baten geruzak gainezarriz osatzen da hiru dimentsiotako objektu solidoa. Metodo tradizionalekin alderatuta abantaila ugari ditu, hala nola diseinu askatasuna, pertsonalizazioa, egitura konplexuak fabrikatzeko gaitasuna edota azkartasuna.

Hasiera batean fabrikazio gehigarria plastikozko prototipo berriak sortzeko teknika bezala garatu bazen ere, urteak joan ahala jasandako hobekuntzen ondorioz, erreminten mundura hedatu da. Gaur egun ordea, kontsumitzaileentzat funtzionalak diren produktuak ekoiztean ardaztu du produkzioa. Etorkizunean, “industria iraultza” moduan identifikatu den prozesu honekin, erabiltzaile bakoitzak bere beharrak asetzen dituen produktu propioak sortzeko aukera izango du, merkatuko pieza berriak erosi beharrean.

Nahiz eta izen berberaren pean ezagunak izan, egun, 3D inprimaketarako zenbait metodo edo teknika ezberdin daude eskuragarri. Tekniketako bakoitza, erabiltzen den materialaren (metalak, zeramikoak edo polimeroak) eta oinarritzen den printzipioaren (likido baten deposizioa, hauts baten laser bidezko sinterizazioa, material baten fusio termikoa…) arabera aukeratzen da. Material ezberdin ugari erabil daitezkeen arren, gaur egun polimeroak dira gailentzen direnak, beraien aldakortasuna, kostu baxua eta propietate fisiko-kimikoak direla eta.

Polimeroetan oinarritutako fabrikazio gehigarrirako metodoen artean honakoak ditugu:

1. material-urtze bidezko modelatzea (FDM)
2. estereolitografia (SLA)
3. argiaren prozesatze digitala (DLP)
4. laser bidezko sinterizazio selektiboa (SLS)
5. hiru-dimentsiotako inprimaketa (3DP)
6. ijeztutako objektuen manufaktura (LOM)
7. PolyJet teknologia

Gehienek erretxina polimeriko bat argi ultramore bidez ontzean dute funtsa (SLA, DLP, PolyJet). 3DP-n hauts eta aglutinatzaile baten arteko nahastea trinkotzen da. Gainontzekoek ordea fusio selektiboetan duten oinarria, hauts erako (SLS), ijeztutako (LOM) edo estrusio prozesua jasan duen (FDM) materialen gainean.

Fabrikazio teknikaren arabera, polimero termoplastikoak (FDM, SLS, 3DP, LOM metodoetan) edo termoegonkorrak (SLA, DLP, PolyJet metodoetan) erabiltzen dira (1.irudia). Lehenak egitura molekular lineala duten material bezala definitzen dira eta gai dira bero edo presio bidez urtu edo biguntzeko. Ohikoenak, akrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) kopolimeroa, nylonak, elastomeroak, poli (metilmetakrilatoa) (PMMA) eta poli (binilkloruroa) (PVC) dira. Bigarrenek elkargurutzaketa kimikoan oinarritutako egitura aurkezten dute eta ondorioz, deskonposatu egiten dira urtu edo bigundu beharrean. Fotopolimero termoegonkorren artean, akrilato-, binil eter eta epoxi erretxinak daude.

Nahiz eta aplikazio-eremu zabala aurkeztu, 3D inprimaketaz prestatutako polimeroek biomedikuntzan (protesi eta inplanteen inprimaketa, birsorkuntza medikuntza, ehunen ingeniaritza), elektronikan eta industria aeroespazialean duten garrantzia bereziki nabarmentzekoa da. Azken esparru honetan, adibide argia da 2. irudian ikus daitekeen turbina, arin eta eraginkorra izateaz gain, presio eta tenperatura altuak jasateko gai baita 3D inprimaketaz fabrikatutako material konposatu polimerikoa.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: 2019ko ale berezia
• Artikuluaren izena: Polimeroetan oinarritutako fabrikazio gehigarria eta 3D inprimaketa: etorkizuneko teknologia gaur egungo gizartean.
• Laburpena: Fabrikazio gehigarriak, metodo tradizionalekin alderatuta, abantaila ugari ditu, hala nola diseinu askatasuna, pertsonalizazioa, egitura konplexuak fabrikatzeko gaitasuna edota prototipoen sorrera azkarra. 3D inprimaketa teknologietan material ezberdin ugari erabiltzen badira ere, polimeroak dira gailentzen direnak, haien aldakortasuna, kostu baxua eta propietate fisiko-kimikoak direla eta. Horrela, artikulu honek polimeroetan oinarritutako fabrikazio gehigarrirako metodoak eta horietan erabiltzen diren polimero nagusiak laburbiltzen ditu, baita zenbait arlotan dituzten erabilera-esparruak ere: biomedikuntzan, elektronikan eta ingeniaritza aeroespazialean.
• Egileak: Cristian Mendes, Beñat Artetxe, Leire Ruiz-Rubio, Jose Luis Vilas
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 101-119
• DOI: 10.1387/ekaia.19729

Egileez:

Cristian Mendes BCMaterials zentroko ikertzailea da; Leire Ruiz-Rubio eta José Luis Vilas-Vilela UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko eta BCMaterials zentroko ikertzaileak dira eta Beñat Artetxe UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko ikertzailea da.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.