MJF - Multi Jet Fusion

Al igual que el SLS (Sinterizado láser selectivo), la impresión 3D con MJF es una tecnología de Fusión de lecho de polvo (PBF) que utiliza una fuente de calor para fundir las partículas entre sí dentro de una cámara de construcción llena de polvo termoplástico, a menudo nailon o TPU. Su proceso es diferente de SLS, sin embargo, porque la Multi Jet Fusion no utiliza un láser. En este caso, se utiliza una fuente de energía de infrarrojos, combinada con un agente de fusión para producir cada una de las capas de la pieza. Sus propiedades mecánicas y sus acabados superficiales son comparables a los del SLS, con unas alturas de capa de alrededor de los 80 µm, y la MJF es ligeramente más rápida. La impresión 3D con MJF funciona como sigue: se parte de un modelo de diseño asistido por ordenador (CAD), realizado con un software patentado de HP, que se envía a la impresora. El operador de la máquina debe cargar manualmente el polvo en la cámara.

Primero, un recubridor de polvo esparce una fina capa de polvo en la placa de construcción y los cabezales de tinta de la impresora pueden empezar a imprimir la primera capa. Esto se hace inyectando de forma selectiva un agente de fusión (dicho de otra forma, una especie de cola) sobre el polvo, y con cada pasada se dibujan las capas de las piezas. También se aplica un agente de detalle en los cantos de los objetos para mejorar su resolución. Los agentes de fusión y de detalle son sensibles al calor, y esto es lo que consigue el efecto: cuando los cabezales de impresión depositan los agentes, una lámpara de calor solidifica y consolida las áreas donde están presentes. A continuación, la placa desciende ligeramente, y el recubridor de polvo distribuye otra fina capa de polvo en la capa anterior. El proceso se repite hasta que todas las capas estén completas.

Tras la impresión, el operador de la máquina debe llevar las piezas a una estación de posprocesamiento para una limpieza semimanual. Es posible reciclar el polvo no utilizado en futuras construcciones. Después de la fase de limpieza de polvo, las piezas pasan a un proceso de granallado. Una corriente a alta presión dispara cuentas de cristal finas contra las piezas para mejorar la calidad de la superficie y retirar el resto del polvo.

Las piezas imprimidas en 3D con MJF tienen una resolución alta y tienen propiedades mecánicas isotrópicas coherentes, que los hacen aptos para aplicaciones funcionales y de uso final. Esta tecnología ofrece también unos plazos de entrega reducidos. En cuanto a calidad y funcionalidad, la Multi Jet Fusion es superior en muchos sentidos al Multi Jet Fusion (FDM) y la estereolitografía (SLA). Su principal competidor es el SLS. Al igual que con el SLS y otras tecnologías PBF, las piezas fabricadas con MJF pueden imprimirse sin estructuras de soporte. El polvo no fundido por sí solo sirve de soporte, lo que permite conseguir geometrías complejas. Las impresoras de Multi Jet Fusion tienen un gran valor para un uso industrial o de impresión bajo demanda, y la mayoría de los modelos en el mercado cuestan alrededor de medio millón de dólares. Sin embargo, HP ha sacado al mercado varias impresoras más asequibles, por menos de 100 000 dólares.

Las impresoras MJF suelen ser más caras que el SLS, pero también pueden ser más rentables en otros aspectos. Por una parte, la luz infrarroja es una fuente de energía más eficiente que el láser. Otra de sus ventajas es la tasa de reciclaje del polvo sobrante, ligeramente superior. El exceso de polvo de las impresiones en MJF se pueden reciclar en posteriores impresiones, hasta en un 80 %. En el SLS, normalmente solo se puede reutilizar entre el 50 y el 70 % del material. Otra posible ventaja de la impresión 3D con MJF con respecto a sus competidores es la rapidez. Según un informe técnico de HP, las pruebas y simulaciones realizadas internamente en las máquinas MJF las asemejan a sistemas FDM y SLS equiparables. Entre otras cosas, se determinó que las máquinas HP son hasta 10 veces más rápidas que las de la competencia, aunque esto no ha sido verificado por entidades independientes.

HP ofrece varias impresoras de MJF a todo color (muy caras), pero la mayoría de sus impresoras fabrican piezas de un aburrido color gris, características de la HP PA12. En consecuencia, la MJF puede no ser adecuada para aplicaciones que requieran piezas de colores brillantes desde el principio. Otra desventaja es la necesidad de un posprocesamiento intenso para retirar el exceso de polvo de las piezas impresas. No solo es un proceso que lleva tiempo, sino que el proceso de granallado puede dañar los detalles finos de las piezas MJF. 

 

Las impresoras Multi Jet Fusion utilizan principalmente HP PA12 (nailon). El nailon es un material de categoría de ingeniería con propiedades mecánicas equilibradas y acabados superficiales finos. Este plástico también tiene una buena resistencia química y admiten tintes al agua. Es posible imprimir piezas MJF impermeables con HP PA12, y el material tiene una tolerancia base de +/- 0,3 mm.

Además de PA12, hay un par de opciones más, incluido PA11 (mejor para piezas dúctiles) y un material de polipropileno (PP de alta reusabilidad de HP) creado por la empresa de sustancias químicas alemana BASF. HP también ha anunciado un proyecto de plataforma abierto en el que la empresa busca la colaboración de los socios para desarrollar nuevos materiales.

 

Las piezas impresas en 3D con MJF suelen ser útiles en casos que requieren robustez y una resistencia moderada a la temperatura, como en los alojamientos de motores, fuelles, separadores o plantillas y accesorios. Algunas aplicaciones concretas son las siguientes: un innovador en prótesis de Rhode Island, Michael Nunnery, utilizó una impresora MJF local para fabricar un encaje para una pierna prostética totalmente funcional para un paciente. Nunnery afirma que el paciente quedó satisfecho con su prótesis impresa y añade: «Su encaje antiguo estaba suelto y era muy pesado, y ahora está contento con la ligereza del material».

La empresa de robótica holandesa Avular a la empresa socia de la red de fabricación digital de HP Materialise para crear piezas a demanda y personalizadas para drones. Avular utiliza esta colaboración para fabricar distintas piezas de drones, desde guías para cables hasta soportes de baterías. Avular afirma que valora la capacidad de personalizar piezas sobre la marcha y el hecho de que pueden recibir las piezas en el plazo de una semana. En Michigan, General Motors abrió unas instalaciones de impresión 3D con capacidad de ofrecer servicios de MJF. Está utilizando las impresoras 3D de MJF para fabricar conductos para los conductos de HVAV de las transmisiones manuales de los Cadillac CT4-V y CT5-V, entre otros usos.

Considerando que HP está desplegando la producción de impresoras MJF más asequibles, incluidas algunas con funciones a todo color, es obvio que el futuro inmediato de la Multi Jet Fusion se centrará en métodos de impresión más versátiles y accesibles. Esto incluye también más opciones de materiales y una mayor disponibilidad, lo que parece bastante prometedor, dadas las solicitudes de HP para colaborar, aunque HP conserve el control de las patentes de su tecnología. 

Una pregunta de cara al futuro es en qué medida está la tecnología protegida por las patentes. ¿Podrían otras empresas desarrollar variantes de la impresión 3D de MJF 3D, para reducir los costes aún más y mejorar la versatilidad? Solo el tiempo lo dirá. Por ahora, HP ha fabricado una de las innovaciones recientes más emocionantes para la fabricación aditiva, que seguro tendrá muchas aplicaciones durante mucho tiempo.