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Metales de la impresión 3D

Publicado el julio 14, 2016 por Susana SANCHEZ RESTREPO
metales

Luego de una primera parte dedicada a los plásticos, hoy nos interesamos a los metales de la impresión 3D, utilizados en la industria aeronáutica, automóvil y biomédica, y usados por los procesos como el sinterizado de metal directo por láser (DMLS) o inclusive el E-Beam (EBM).

El aluminio

Este material tiene una excelente proporción de ligereza y solidez. Ademas de ser resistente a la corrosión, puede también ser soldado. En comparación a los aceros, es menos robusto a la fatiga y a las altas temperaturas, es principalmente utilizado en las áreas donde la noción de peso es esencial: piezas mecánicas de automóviles de carrera, aeronáutica, aeroespacial, bicicletas, entre otros.

Difícilmente se encuentra en estado puro, se le conoce en forma de aleación con otros metales que mejoran sus propiedades físicas y mecánicas, como el silicio y el magnesio. Un ejemplo clásico es el aluminio AlSi10Mg, propuesto por el constructor alemán EOS en polvo, que permite fabricar piezas solidas y complejas.

Sicnova 3D

El galio

Todavía en etapa de investigación y desarrollo, el galio es utilizado en aleación con 25% de indio (In) para imprimir objetos a partir de pequeñas burbujas de metal o a partir de cables de metal auto-portadores para ligar componentes electrónicos por ejemplo. La particularidad de esta aleación se debe a la baja temperatura necesaria para fundir el galio (29.7 °C) y al hecho que los dos metales se solidifican con el aire, mientras que el interior sigue en estado líquido, pudiendo imprimir así piezas flexibles.

A continuación un video realizado por el equipo de investigadores de la Universidad de Carolina del Norte – USA – que trabaja sobre la impresión de este material.

El precio es el primer limite de la comercialización de este material para la impresión 3D.

El acero

Siendo uno de los metales los más solicitados en la industria para la fabricación de todo tipo de piezas, el acero fue el primer metal usado en la impresión 3D. La sociedad francesa Phoneix, recientemente adquirida por el líder 3D Systems, había desarrollado patentes sobre el acero.

El acero inoxidable

Este material está presente en nuestra vida cotidiana, en la industria mecánica y en la biomédica. Presenta buenas propiedades mecánicas y permite obtener una superficie pulida y brillante. Varios actores de la fabricación aditiva proponen este material como EOS, ProMEtal o incluso ExOne.

También es posible imprimir piezas en bronce o en oro utilizando el acero inoxidable como material de base: las capas de polvo de acero inoxidable son recubiertas de pega para inyectar el bronce a la impresión por ejemplo.

El acero de herramienta Maraging

La sociedad EOS ofrece el acero Maraging Steel MS1 que es utilizado en la fabricación de herramientas o de moldes gracias a su alta dureza y resistencia a la ruptura.

El titanio

El titanio es el material por excelencia de la medicina y de la industria aeroespacial gracias a su buena relación entre solidez y peso, además de su alta resistencia a la corrosión y a su biocompatibilidad.

Como el aluminio, las aleaciones de titanio presentan propiedades mecánicas y un comportamiento químico mejorados. En el mercado encontramos el Ti64I4V ofrecido por EOS, el Ti64I4V Grado 5 y el Ti64I4V ELI Grado 2 ofrecidos por Arcam.

La impresión 3D hace más fácil la fabricación de piezas en titanio y evita las impurezas obtenidas con las técnicas tradicionales durante la fase de soldadura. Sin embargo, un gran inconveniente de este material es su costo elevado, al rededor de 50 veces superior al del acero.

El cobalto-cromo

Impresos con la técnica E-Beam (EBM) y DMLS, las piezas en aleaciones de cobalto presentan una mejor calidad que aquellas obtenidas con los métodos de producción tradicionales como el modelado a la cera perdida.

Como las aleaciones de titanio, las aleaciones de cobalto-cromo, por ejemplo el CoCrMo, son muy utilizadas en medicina para la fabricación de prótesis tanto en ortopedia como en odontología gracias a la rigidez y a su estado de superficie liso y resistente al desgaste y a la corrosión. Ademas, la industria automóvil y aeroespacial utilizan algunas aleaciones cobalto-cromo-molibdeno muy resistentes al calor.

Metales preciosos

Anteriormente vimos que es posible añadir pega para inyectar bronce y oro en un objeto impreso en acero. También existe otra forma de imprimir con estos metales : el metal fundido es vertido en un molde fabricado en cera perdida y luego la terminación se efectúa manualmente !

Este proceso es muy utilizado en joyería y para la fabricación de objetos pequeños. Sin embargo, hay que tener en cuenta los problemas y los limites del moldeado, ya que las formas muy finas se deben evitar y se recomienda un espesor mínimo de 0.8 mm a 1 mm para las paredes.

La fase de terminación es la clave de la buena calidad de la superficie, sobretodo para las piezas en plata. con el oro es posible obtener diferentes colores (rosado, blanco, amarillo).

A continuación un video para apreciar las aplicaciones de la impresión 3D en metal (en inglés) :

En fin, es importante resaltar que hoy en día es posible modificar la estructura atómica del metal durante la impresión con el fin de obtener una solidificación mas rápida e uniforme, por lo que el metal resultante puede ser mas rígido y resistente.

También puede leer nuestra primera parte sobre los Materiales plásticos : AQUÍ

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