Más allá de la cámara de construcción: Solukon en la eliminación automática de polvo para la producción FA

13 de mayo de 2025 | Tiempo de lectura: 5 min

La fabricación aditivaFA) tiende cada vez más puentes entre la creación de prototipos y la producción a gran escala, una transición que exige automatización y precisión en todas las fases. Aunque el proceso de impresión en sí suele acaparar la atención, los pasos posteriores al procesamiento, como la eliminación del polvo, son fundamentales para conseguir piezas fiables y de alta calidad.

En un reciente episodio de Additive Snack Podcast, el presentador Fabian Alefeld se reunió con Hemank Raj, experto de Solukon, para analizar el papel crucial de la eliminación automática de residuos en la cadena de valor de FA . Su conversación arrojó luz sobre por qué esta área aparentemente de nicho es, de hecho, una piedra angular para escalar la FA, en particular para aplicaciones complejas en las exigentes industrias
.

Del tirón del mercado a las soluciones automatizadas: La historia de Solukon

El camino de Solukon hacia el vaciado automático de residuos no comenzó como una aventura especulativa, sino como una respuesta directa a una necesidad del mercado.

Hemank Raj explicó que Solukon, inicialmente una consultoría de ingeniería fundada por Andreas Hartmann y Dominik Schmidt -ambos con décadas de experiencia en construcción de maquinaria e impresión 3D-, fue contactada por un renombrado fabricante de automóviles alemán. Este gigante de la automoción, uno de los primeros en adoptar las impresoras 3D de gran formato, se enfrentaba a importantes retos a la hora de almacenar piezas grandes y complejas.

Desarrollaron la primera solución automatizada, que tuvo tanto éxito y gustó tanto a los clientes que rápidamente se corrió la voz, lo que dio lugar a más pedidos de diversos sectores.

El proceso de depuración automatizado: Seguridad, repetibilidad y eficacia

El núcleo de la oferta de Solukon es un proceso automatizado de eliminación de polvo sin intervención manual. Consiste en eliminar el polvo no fundido de las piezas impresas en 3D sin intervención manual, todo ello dentro de una cámara sellada y atmosféricamente controlada. Dependiendo del material, esta cámara se llena con un gas inerte como nitrógeno (para aluminio) o argón (para titanio) para garantizar la seguridad. Mediante rotación y vibración programables, los sistemas Solukon garantizan una eliminación del polvo completa y uniforme.

Raj destacó dos ventajas fundamentales frente a los métodos manuales o semiautomatizados:

Mayor seguridad: Elimina la exposición del operario al polvo metálico potencialmente peligroso.
Procesos fiables y repetibles: Garantiza que las piezas se limpien siempre con el mismo nivel de calidad.

Anteriormente, el desbarbado de piezas complejas con canales internos a menudo requería el uso de vibradores externos en entornos abiertos, lo que suponía riesgos para la salud y requería un tiempo considerable, o el uso de cámaras de chorreado manual en las que los operarios dirigían manualmente el aire hacia los canales. Estos métodos carecían de la seguridad, uniformidad y eficacia de las soluciones automatizadas, especialmente en el caso de componentes grandes, pesados o con canales intrincados.

Las aplicaciones que más se benefician de la depuración automatizada

Para muchos de los clientes de Solukon, la salud y la seguridad del operario son primordiales, por lo que el despolvoreo manual no es una opción ni siquiera para las piezas más sencillas. Más allá de la seguridad, las piezas grandes y pesadas, como las de hasta 1,5 o 1,6 metros de altura que pueden manipular las máquinas más grandes de Solukon, son prácticamente imposibles de despolvorear manualmente.

Construir sistemas tan grandes presenta sus propios retos de ingeniería. Solukon da prioridad a los dispositivos "plug and play", diseñando máquinas con dimensiones limitadas para el envío de unidades enteras, que sólo requieren conexiones a suministros de aire comprimido y gas inerte.

Para piezas masivas, las máquinas Solukon cuentan con grandes puertas que se abren hasta 120 grados para el acceso de carretillas elevadoras e incluso techos que se abren verticalmente para la carga con grúa.

Internamente, el sistema de transporte debe manejar importantes volúmenes de polvo (ya que el polvo constituye a menudo la mayor parte del peso inicial) en una atmósfera inerte, lo que permite altos índices de recuperación de polvo, de hasta el 99%, según informó un cliente. Esta interfaz con los sistemas de manipulación de polvo se simplifica para el cliente, que a menudo sólo necesita una conexión de dos hilos para que los sensores gestionen la transferencia de polvo mientras se mantiene la atmósfera inerte.

Garantizar la calidad y la repetibilidad: Depósito inteligente

Una preocupación clave en la eliminación de polvo es garantizar que se extrae todo el material, especialmente de los canales internos complejos en los que pueden quedar atrapadas partículas. Solukon aborda esta cuestión a través de varias características. Sus máquinas incorporan una Herramienta Digital de Fábrica (DFT), un paquete de sensores que registra numerosos datos durante el proceso de depowdering. Estos datos permiten a los clientes supervisar el proceso en detalle, exportar informes (generando incluso informes de huella de carbono que detallan el consumo de energía y gas) y garantizar la repetibilidad mediante el cumplimiento de las normas establecidas.

La programación de los patrones de rotación y vibración del sistema puede adaptarse a la complejidad de las piezas:

Modo manual: Permite el control inicial del operador para observar el flujo de polvo.
Modo automático: Suficiente para el 50-60% de los clientes; la máquina hace girar la pieza por todas las orientaciones posibles con vibración y excitación de boquilla de alta frecuencia durante una duración determinada.
Modo perfil: Para geometrías menos complejas, los usuarios pueden programar ángulos de rotación y controles del vibrador específicos, ya sea en la máquina o en un ordenador.
SPR-Pathfinder®: La opción más avanzada, crucial para piezas con canales internos intrincados (por ejemplo, ahora son comunes los canales de 1,0 mm de diámetro). Este software voxeliza la pieza
, identifica todos los espacios vacíos, los rellena virtualmente con partículas de polvo y, a continuación, calcula la trayectoria de salida más eficiente para cada partícula, algo parecido a vaciar un estadio.

Diseño para la eliminación de residuos: Consideraciones críticas

Raj se mostró muy de acuerdo en que a menudo se descuida el diseño para el postprocesado, especialmente la depuración. Entre los errores de diseño más comunes se encuentran los canales internos
extremadamente estrechos o ciegos sin puertos de salida. Entre las principales directrices de diseño figuran:

Garantizar puertos de salida para todos los canales.
Mantener una relación longitud/diámetro (L/D) conservadora para los canales internos (históricamente en torno a 4, aunque Solukon maneja ahora relaciones mucho más extremas).
Evitar ángulos agudos en los canales; optar por estructuras suaves y en espiral.
Minimizar la rugosidad de la superficie interna, ya que el polvo tiende a adherirse a las superficies rugosas debido al enclavamiento mecánico.

El software SPR Pathfinder ayuda a ello permitiendo a los diseñadores simular el flujo de polvo a través de los canales internos antes de la impresión, identificando los cuellos de botella en una fase temprana del proceso de diseño. Solukon ha depowdered con éxito piezas con canales tan pequeños como 0,4 mm de diámetro, a menudo utilizando un excitador ultrasónico que vibra la pieza en el rango de ultrasonidos (alrededor de 30-38 kHz) para romper el polvo agrupado en canales muy finos sin dañar la pieza.

El futuro: Robótica y soluciones integradas

Raj desveló los trabajos que se están llevando a cabo para que el despolvoreo sea "más automatizado, más inteligente", incluida la implantación de un brazo robótico dentro de sus máquinas, que puede utilizar excitadores especializados para dirigirse a zonas específicas con cuellos de botella o realizar voladuras automatizadas en canales de difícil acceso.

Solukon también continúa desarrollando soluciones personalizadas y únicas para los desafíos únicos de los clientes, tales como la carga y descarga totalmente automática mientras se mantiene una atmósfera inerte.
Esta evolución posiciona a Solukon como una empresa de ingeniería centrada en la mecatrónica dedicada a proporcionar soluciones completas de depowdering, no sólo máquinas.

Las ideas de Hemank Raj subrayan que la eliminación automatizada de polvo no es un simple añadido, sino un proceso complejo y tecnológico vital para la calidad, la seguridad, la eficacia y la rentabilidad de FA producción. A medida que avance el sector, estas soluciones inteligentes de posprocesamiento abrirán cada vez más oportunidades de diseño y consolidarán el papel de FA como método de fabricación viable para las aplicaciones más exigentes.