La fabricación aditiva (FA), comúnmente conocida como impresión 3D, ha revolucionado diversos sectores al permitir la producción rápida de piezas y prototipos complejos. Se trata de un proceso que construye objetos capa por capa a partir de modelos digitales, lo que permite diseños complejos y personalización. Su flexibilidad y eficiencia están impulsando la innovación y transformando las prácticas de fabricación tradicionales. A medida que la impresión 3D continúa revolucionando la producción moderna, el foco se dirige cada vez más hacia el papel fundamental de la filtración industrial, que garantiza operaciones seguras, eficientes y de alta calidad, especialmente en los procesos basados en metales.

Filtración a lo Largo del Flujo de Trabajo de la Fabricación Aditiva

Desde la producción del polvo metálico hasta el posprocesado y la fabricación final del componente, los sistemas de filtración son esenciales en todas las etapas. Estos sistemas no solo protegen el equipo y los operadores, sino que también garantizan la integridad de las piezas impresas al minimizar la contaminación.

Los procesos implicados en la fabricación aditiva pueden generar contaminantes atmosféricos significativos, incluidos los compuestos orgánicos volátiles (COV), partículas finas, nieblas y otras emisiones nocivas. Para mantener un entorno de trabajo seguro y producir un producto de alta calidad, son esenciales los sistemas de filtración de aire eficaces. Este artículo analiza los diferentes tipos de filtración de aire necesarios en la fabricación aditiva, los materiales de construcción y los medios filtrantes utilizados, así como las razones por las que la filtración es fundamental tanto para la eficiencia como para la eficacia.

Tipos de Filtración de Aire

• Filtración de Partículas
  • Filtros HEPA: Los filtros de aire de alta eficiencia (HEPA) capturan el 99,97 % de las partículas con un tamaño de 0,3 micras o superior. La filtración HEPA es necesaria para eliminar los polvos finos y las emisiones con partículas generadas durante la impresión, especialmente en procesos como el sinterizado selectivo por láser (SLS) o la fusión en lecho de polvo.
  • Prefiltros: Estos filtros se utilizan para capturar partículas más grandes antes de que lleguen a filtros de mayor eficiencia, prolongando su vida útil y reduciendo el mantenimiento. Los filtros de “precontrol” de poliéster disponibles en 1, 5, 25 y 100 micras, así como otros filtros de malla, son opciones viables de prefiltro.
• Filtración de Gases y Vapores
  • Filtros de Carbón Activado: Estos filtros son esenciales para eliminar compuestos orgánicos volátiles (COV) y olores que pueden liberarse durante la impresión de ciertos materiales, como resinas o plásticos. Adsorben gases nocivos, garantizando un aire más limpio en el espacio de trabajo.
  • Filtros de Condensación de Vapor: Estos filtros eliminan los vapores por condensación. El proceso de condensar vapores nocivos en un líquido para facilitar su filtración y eliminación. Entre los tipos de compuestos orgánicos volátiles (COV) que pueden emitirse durante la impresión 3D se incluyen acetona, benceno, tolueno y m/p-xileno.
• Filtración de Niebla y Aerosoles
  • Colectores de neblina: En procesos que involucran fluidos de refrigeración o lubricación (común en la fabricación aditiva de metales), los colectores de neblina filtran los aerosoles líquidos. Esto garantiza que las gotículas nocivas no entren en el aire en ningún momento durante el proceso de fabricación. Estas opciones de filtro son típicamente de tipo membrana de fibra de vidrio.

Selección de Medios Filtrantes

La elección del medio filtrante es crucial para la eficacia de los sistemas de filtración de aire en la fabricación aditiva. Un dimensionamiento adecuado del filtro, con una atención cuidadosa a la superficie útil disponible, es esencial para minimizar la pérdida de presión y mantener ciclos de producción ininterrumpidos. Los medios filtrantes más comunes incluyen:

• Hepa: Medio filtrante HEPA, 0,3 micras con una eficiencia del 99,97%, contiene principalmente materiales de fibra de vidrio. La fibra de vidrio es duradera y eficaz para capturar partículas finas. Esto se está convirtiendo en un estándar de la industria para el sector de la fabricación aditiva.
• Poliéster: medios filtrantes de poliéster de 1, 5, 25, 100 micras que proporcionan una menor presión diferencial.
• Carbón Activado: Excelente para adsorber COV, hidrocarburos, ácidos, bases y olores, el carbón activado es esencial para mantener la calidad del aire. También afronta eficazmente los desafíos relacionados con las partículas.
• Recubierto de Teflón: Medio filtrante recubierto de teflón de alta eficiencia de 0,3 micras para aplicaciones más extremas/de servicio pesado que requieren tecnología de pulso inverso y autolimpieza. El material es lo suficientemente resistente para soportar las aplicaciones más exigentes de fabricación aditiva (AM) y los impulsos de aire comprimido.
• Fibra de vidrio: Diversos filtros coalescentes, con distintos niveles de eficiencia, permiten una captura eficaz de nieblas y aerosoles en la descarga de la bomba de vacío. Los diseños pueden presentar una baja caída de presión, y el contaminante coalescido puede recogerse y/o eliminarse.

La Importancia de la Filtración en la Fabricación Aditiva

Salud y Seguridad

La seguridad de los empleados es primordial en cualquier entorno de fabricación. Los contaminantes atmosféricos pueden plantear graves riesgos para la salud, provocando problemas respiratorios y otros problemas de salud. Los filtros de alto rendimiento, diseñados para un funcionamiento estanco al gas, son esenciales, ya que impiden que las partículas reactivas o peligrosas escapen al área de trabajo. Esto se ve especialmente acentuado en la industria de fabricación aditiva con muchos polvos peligrosos y combustibles.

Control de Calidad/Producto

En la fabricación aditiva, la calidad del producto terminado está directamente relacionada con la pureza del entorno en el que se produce. Los contaminantes pueden afectar las propiedades del material, dando lugar a defectos. Al garantizar una atmósfera y un entorno de trabajo limpios, los sistemas de filtración mantienen una calidad de producto constante.

Eficiencia del Proceso

La circulación de aire limpio es esencial para mantener las condiciones de funcionamiento óptimas en las impresoras 3D. El aire contaminado puede provocar un mayor desgaste del equipo y necesidades de mantenimiento más frecuentes. Una filtración eficaz reduce el tiempo de inactividad, lo que conlleva una mayor eficiencia operativa.

Cumplimiento Normativo

Muchas industrias están sujetas a estrictas regulaciones ambientales y sanitarias. La implementación de sistemas de filtración integrales puede ayudar a las organizaciones a cumplir con estas normativas. Evitando en última instancia sanciones, retrasos en la producción y mejorando el proceso de fabricación.

Sostenibilidad

Al mejorar la calidad del aire y reducir los residuos, los sistemas de filtración eficaces contribuyen a un proceso de fabricación más sostenible. Esto es particularmente importante ya que las industrias se esfuerzan por reducir su huella medioambiental. Como empresa certificada B Corp y comprometida con la sostenibilidad, Solberg demuestra una profunda convicción en su responsabilidad de aplicar prácticas sostenibles.

El Papel de la Filtración en la Fabricación Aditiva

La filtración es un componente crítico de la fabricación aditiva, que garantiza un entorno de trabajo seguro y mejora la calidad y eficiencia del proceso de producción. Al comprender los diferentes tipos de sistemas de filtración, los materiales de construcción y los medios filtrantes utilizados, los fabricantes pueden tomar decisiones fundamentadas que contribuyan a una mejor salud, cumplimiento normativo y éxito operativo. Invertir en sistemas de filtración de aire de alta calidad y gran robustez no solo protege el equipo y el entorno de trabajo, sino que también refuerza la integridad de los productos fabricados, impulsando así la innovación y el crecimiento en la industria de la fabricación aditiva.