Formlabs presenta la Flame Retardant Resin, para la impresión 3D de aplicaciones de alto rendimiento

2 mayo 2023

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Formlabs presenta la resina Flame Retardant, el primer material autoextinguible con certificación UL 94 V-0 para la impresión 3D por estereolitografía (SLA). Diseñada específicamente para los sectores del transporte, aviación, fabricación, electrónica, médica y la industria aeroespacial, la resina Flame Retardant permite nuevas aplicaciones al alcance de clientes con procesos de trabajo sometidos a normativas estrictas, como:

  • Producción de bajo volumen de piezas para entornos aeroespaciales, aeronáuticos, automovilísticos y médicos

  • Utillaje y accesorios para la fabricación para entornos con temperaturas elevadas o cercanos a fuentes de ignición

  • Cubiertas y carcasas para electrónica y conectores

  • Aplicaciones eléctricas de alta potencia (p. ej., bobinas de transformadores y relés)

  • Aplicaciones de mantenimiento, reparación y renovación 

Los usuarios ahora pueden aprovechar la velocidad y la libertad de diseño de la impresión 3D sin dejar de cumplir la normativa. La combinación de la potente tecnología SLA de Formlabs con la resina Flame Retardant es una solución completa para el diseño y la fabricación de piezas que requieran propiedades ignífugas conforme a la norma UL 94.

SEMINARIO WEB

Cómo la resina Flame Retardant abre nuevas aplicaciones para Avance Design

Descubre cómo puedes usar la resina Flame Retardant para imprimir con facilidad en 3D piezas ignífugas, rígidas y resistentes al calor y resistentes a la fluencia que funcionarán bien a largo plazo en entornos interiores e industriales con altas temperaturas o fuentes de ignición.

¿Por qué imprimir en 3D con materiales ignífugos?

Combina las ventajas de los procesos de trabajo tradicionales y la impresión 3D

Para los fabricantes de sectores como la aviación, la electrónica, los dispositivos médicos y el transporte, necesitar piezas ignífugas no es nada nuevo. Estos entornos, en los que suele haber chispas, éter u otras fuentes de combustible, requieren una estricta supervisión normativa para mantener la seguridad de los espacios de trabajo y los productos. La certificación por excelencia en estos ámbitos es la UL94, una certificación de inflamabilidad de los plásticos que determina la tendencia que tiene un material a extinguir o propagar la llama una vez encendido. La resina Flame Retardant de Formlabs posee la certificación UL 94 V-0 Blue Card, supera los requisitos de las normas FAR 25.853(a) y los ensayos de humo y toxicidad, y puede soportar entornos peligrosos con llamas expuestas, fuentes de ignición y temperaturas elevadas.

La resina Flame Retardant es autoextinguible una vez se elimina la fuente de la llama.

Tradicionalmente, los plásticos que han podido cumplir estas normas se han mecanizado, moldeado por inyección o fundido. Estos procesos a menudo requieren equipamiento industrial caro u horas de trabajo manual. Muchas empresas externalizan el trabajo a talleres de mecanizado o establecimientos de moldeo, pero se topan con plazos de entrega de semanas o elevados gastos de expedición. Procesos in situ más asequibles, como la fundición, requieren que los usuarios realicen un proceso de varios pasos de fundición de silicona y poliuretano basados en patrones mecanizados o impresos en 3D. Normalmente, tanto los flujos de trabajo subcontratados como los internos resultan caros o ineficaces y requieren mucha mano de obra para confiar en ellos de forma sistemática, lo que los mantiene fuera de las aplicaciones potenciales en las que es necesaria la clasificación UL 94.

Los avances en algunos materiales de impresión 3D han permitido disponer de materiales resistentes a altas temperaturas o ignífugos, pero también han surgido inconvenientes. Muchos fabricantes de impresoras 3D de modelado por deposición fundida (FDM) ofrecen filamentos ignífugos, pero estas piezas no son adecuadas para pruebas funcionales, piezas de uso final de cara al cliente o para aplicaciones de mantenimiento y reparación. Otras tecnologías, como SLA, han ofrecido anteriormente materiales de impresión 3D resistentes a altas temperaturas, isotrópicos, fuertes y con un acabado superficial superior, pero han carecido de la certificación UL 94.

Las piezas de resina Flame Retardant (gris claro) pueden funcionar como componentes de conjuntos funcionales y pueden soportar operaciones posteriores a la fabricación, como roscado, recorte y la perforación.

La resina Flame Retardant combina cada faceta para permitir aplicaciones de alto rendimiento y flujos de trabajo certificados y seguros, todo ello con la accesibilidad y potencia de la plataforma SLA de Formlabs. Tras el poscurado a 80 °C durante 120 minutos, las piezas de la resina Flame Retardant tienen una temperatura de flexión bajo carga de 111 °C a 0,45 MPa y un módulo de tracción de 3,1 GPa. Otros materiales diseñados para altas temperaturas pueden ser quebradizos, pero la Resina Flame Retardant puede actuar como componente en un conjunto funcional y perforarse para incorporar roscas para tornillo. Las piezas son rígidas y resistentes a la fluencia, lo que las hace fiables y consistentes en entornos interiores e industriales. A diferencia de muchas piezas FDM, la resina Flame Retardant presenta un acabado superficial liso y mate con líneas limpias y una gran precisión dimensional, lo que hace que las piezas sean adecuadas para productos de uso final o componentes de ensamblajes que requieren tolerancias estrechas.

*Existen dos opciones de poscurado para la resina Flame Retardant. Consulta la ficha técnica para comprender cómo afectan las distintas opciones a las propiedades mecánicas y elija la opción de poscurado que mejor se adapte a la aplicación prevista. Para alcanzar la máxima temperatura de flexión bajo carga más alto de 111 °C a 0,45 MPa: poscurar las piezas en la Form Cure durante 120 min a 80 °C. Para aplicaciones que no requieran la máxima resistencia al calor, pero puedan beneficiarse de una mayor tenacidad, poscurar las piezas en Form Cure durante 60 min a 70 °C.

Accede a nuevas aplicaciones y flujos de trabajo

Sectores como la industria aeroespacial y la automovilística suelen integrar algún tipo de impresión 3D en sus flujos de trabajo de creación de prototipos, pero a menudo tienen que pasar a métodos de fabricación tradicionales cuando aún están en fase de desarrollo para cumplir los requisitos normativos de inflamabilidad. Los materiales típicos de impresión 3D pueden tener la resistencia y las temperaturas de deflexión térmica para rendir en las fases de pruebas funcionales, pero no la clasificación UL. Ahora, con la resina Flame Retardant, las grandes empresas no solo pueden mejorar sus plazos de desarrollo, sino que pueden utilizar un material común en todos los equipos, desde el diseño hasta las operaciones de mantenimiento y reparación y los accesorios de fabricación.

En muchos sectores, las piezas de mantenimiento y reparación deben encargarse a los fabricantes de equipos originales para garantizar que el producto sigue cumpliendo la normativa. La impresión 3D SLA no ha sido tradicionalmente una opción viable, a pesar de su bajo coste por pieza y su eficiencia. Con la resina Flame Retardant, la impresión 3D SLA puede usarse por fin como solución de fabricación de piezas de reparación bajo demanda.

Confiar en una plataforma escalable como Form 3+ y Form 3L permite a los grandes equipos aumentar la capacidad de su flota de impresoras 3D sin grandes inversiones, dando a cada miembro del equipo acceso a un material ignífugo, autoextinguible, resistente y robusto que puede utilizarse en entornos reales.

Las piezas hechas con la Resina Flame Retardant crean nuevas oportunidades para la impresión 3D en los sectores del transporte, la aviación, la fabricación, la electrónica y la industria aeroespacial.

Acelerar la comercialización

La resina Flame Retardant puede agilizar el flujo de trabajo de los productos que pasan de la fase de diseño iterativo a piezas de uso final en volúmenes reducidos. Con la resina Flame Retardant y la Form 3+ o Form 3L de Formlabs, los usuarios pueden crear prototipos rápidamente con el mismo material que utilizarán en ensayos funcionales y medioambientales, así como en series de producción de volumen bajo a medio. El uso de un solo material durante todo el proceso puede ayudar a reducir los casos de rediseño y permitir a los jefes de producto centrarse plenamente en el rendimiento y las opiniones de los usuarios. Las piezas resistentes y funcionales que pueden superar cualquier obstáculo normativo ayudan a las empresas a poner sus productos en manos de los consumidores y a aprovechar las oportunidades de mercado.

Casos de estudio: Aplicaciones de la impresión 3D con materiales ignífugos o retardantes de llama

NZ Technologies: Productos sanitarios de uso final

NZ Technologies (NZTech) se especializa en el diseño y la fabricación de productos avanzados de interacción hombre-máquina, como plataformas de visualización, sin contacto físico para aplicaciones médicas y quirúrgicas. Para muchos de sus entornos de uso final, estos productos deben contar con una certificación UL de principio a fin. Para aplicaciones médicas como los productos sanitarios, dichos productos tendrán que estar hechos de materiales ignífugos y autoextinguibles para cumplir los requisitos del quirófano. Para optimizar el proceso de diseño, incluso los prototipos estéticos se fabrican con los mismos materiales.

El equipo de NZTech ha estado usando una impresora de filamento FDM para prototipar su producto TIPSO® AirPad, una interfaz sin contacto físico para cirujanos, pero a las piezas les faltaba resolución y precisión. Por lo tanto, el director de ingeniería de hardware de NZTech, Jordan Karyanto, necesitaba la resolución y la potencia bajo demanda de su Form 3+, así como la calificación UL 94 para cumplir las normas IEC 60601-1 (internacional) y EN 60601-1 (europea) y tener sus certificaciones en regla. Al contar con un acceso anticipado a la resina Flame Retardant, ha podido combinar estas ventajas y establecer un flujo de trabajo eficaz.

NZ Technologies imprimió esta carcasa con la resina Flame Retardant para su producto TIPSO® AirPad, un dispositivo de visualización que los cirujanos utilizan en el quirófano y que requiere una calificación UL.

Karyanto y su equipo han utilizado la Form 3+ para fabricar piezas precisas que requieren poco trabajo de posacabado para que estén listas para su ensayo y certificación en otros sectores. «Si fabricamos una pieza para realizar ensayos, necesitamos que tenga el mismo aspecto y funcionalidad que el producto final. Queremos poder integrar con facilidad un componente electrónico en una carcasa, lo que requiere precisión dimensional. En cuanto la carcasa está fabricada con materiales ignífugos, queda aceptada durante la fase de ensayo, así que obtenemos tanto funcionalidad como conformidad con las normas», dice Karyanto.

Realizamos muchos ensayos de demostración, así que disponer de esta resina es muy útil. Si necesitamos fabricar un dispositivo que se acabará usando en un quirófano, la resina Flame Retardant es útil para los prototipos funcionales y las situaciones de ensayo en las que hay fuego.

Avance: Piezas de uso final de bajo volumen

Avance Technology, una empresa de desarrollo de productos y consultoría de ingeniería de Indianápolis, en EE. UU., ha estado utilizando la tecnología de impresión 3D durante más de una década, pero sigue viendo cómo aparecen nuevas oportunidades y aplicaciones con cada nuevo avance en el desarrollo de materiales de impresión 3D.

Junto con la fundición, el moldeo, el mecanizado y la impresión FDM, Avance utiliza tres impresoras SLA Form 3+ y dos Form 3L para desarrollar productos para los sectores de la medicina, la robótica, la arquitectura y la electrónica. Fabricar piezas para uno de sus clientes del sector de la electrónica solía requerir que Avance realizara un proceso de fundición de poliuretano. Tony Parker tenía que imprimir en 3D o mecanizar un patrón de molde, construir un molde de silicona a su alrededor, encontrar un poliuretano comercial con certificación UL y verterlo en el molde de silicona para después extraer la pieza de poliuretano fundida y posprocesarla. “Cada pieza llevaba varios días, y si nos llegaba un pedido de 20 piezas, tardábamos alrededor de tres semanas”, dice Parker. 

Avance utiliza la resina Flame Retardant para piezas como estas, solicitadas por clientes de los sectores del transporte, la aviación, la fabricación, la electrónica, la medicina y la industria aeroespacial.

Ahora, con la resina Flame Retardant, Parker puede eliminar varios pasos del proceso y pasar del diseño en CAD a la pieza acabada mucho más rápido. “Poder imprimir directamente en 3D esa pieza en resina ignífuga reduce ese tiempo a quizá una semana para las 20 piezas”, dice Parker.

Además de reducir el tiempo y el trabajo manual necesarios para fabricar piezas con certificación UL, el proceso de trabajo para SLA de Formlabs con la resina Flame Retardant ofrece libertad de diseño, un acabado de la superficie superior y una pieza resistente y duradera, capaz de soportar fuentes adicionales de esfuerzo como los tornillos.

Poder obtener una pieza impresa en 3D que imite realmente a un termoplástico, con un buen acabado, detalles finos y un comportamiento mecánico similar al de las piezas moldeadas supone una gran ventaja y un ahorro de tiempo. Con la resina Flame Retardant, podemos pasar del diseño en CAD a la pieza acabada sin el trabajo adicional que teníamos que hacer con otros métodos.

Introducción a la impresión 3D de piezas ignífugas

En los sectores con normativas estrictas donde la seguridad es una de las principales prioridades, la impresión 3D ya ha mejorado el ciclo de diseño iterativo y fomentado la innovación mediante su libertad de diseño y sus herramientas de producción accesibles. Ahora, con materiales como la resina Flame Retardant, Formlabs se está centrando específicamente en los obstáculos que impiden a las pequeñas empresas acceder a estos procesos o que ralentizan a las grandes empresas. 

La resina Flame Retardant elimina algunos de los obstáculos a los que se han enfrentado los diseñadores de productos al pasar de modelos estéticos a ensayos funcionales o a productos de uso final en series cortas. Al disponer de las certificaciones necesarias para su utilización en entornos de fabricación, aeroespaciales o automovilísticos, la resina Flame Retardant optimiza los procesos de trabajo y ayuda a acortar el bucle de iteración. 

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