El proceso de extrusión

Extrusión de polímeros

El proceso de extrusión es fundamental para la tecnología FFF y se relaciona con la conformación continua de un polímero fluidizado a través de una herramienta con la forma adecuada, seguida de la solidificación del extruido.Los polímeros FFF normalmente se extruyen dos veces: inicialmente el polímero se extruye en una instalación de procesamiento industrial para generar el filamento FFF comercial, posteriormente el filamento se extruye a través del sistema FFF para generar el producto AM fabricado.2 El proceso de extrusión fundamental es técnicamente similar para ambos. etapas, sin embargo, la complejidad y sofisticación del hardware entre el proceso de extrusión de filamentos industriales y la extrusión in situ durante el procesamiento FFF son radicalmente diferentes.Estas diferencias introducen desafíos técnicos que el diseñador debe abordar, así como oportunidades de investigación DFAM para los desarrolladores de sistemas FFF.

La extrusión de pellets normalmente consiste en un sistema de tornillo controlado por motor que transporta los pellets desde una tolva y los comprime a través de un orificio calentado.El control de retroalimentación de temperatura con múltiples elementos calefactores se utiliza para controlar con precisión el perfil de temperatura a través del sistema.El sistema de tornillo normalmente se clasifica en tres zonas: la zona de transporte, donde se cargan los pellets sólidos en el sistema;la zona de transición, donde el trabajo mecánico y el calentamiento fluidizan el polímero;y la zona de transporte de la masa fundida, donde el polímero fluido es impulsado hacia la matriz de extrusión.La matriz de extrusión impone la geometría final prevista sobre el material extruido.Un desafío importante para los sistemas de extrusión es el fenómeno del hinchamiento del dado, que se refiere al aumento en el área de la sección transversal que se observa cuando el extruido sale de la restricción del dado.Para una elección de polímero determinada, este efecto es función de la resistencia al flujo, que a su vez es función de la temperatura de fusión.Las medidas de diseño típicas utilizadas para estabilizar la geometría del material extruido incluyen la manipulación de la geometría de la matriz de extrusión y el material asociado, así como el enfriamiento activo mediante convección de aire forzado o enfriamiento con agua.La configuración específica de la tecnología de extrusión industrial existe en muchas variantes;por ejemplo, puede existir una zona de ventilación para permitir la salida de gases atrapados;se pueden usar múltiples tornillos contrarrotativos para lograr una mezcla más completa y acomodar materiales sensibles al corte;y se puede proporcionar retroalimentación dimensional a cualquiera de las entradas de control para aumentar la estabilidad dimensional y el rendimiento del material.