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Guía sobre metales en la impresión 3D

Publicado el septiembre 2, 2020 por Susana SANCHEZ RESTREPO

Tras nuestra introducción de las diferentes tecnologías de impresión 3D, hoy hablaremos de los metales utilizados en esta tecnología. Para empezar, es importante tener en cuenta que los metales se utilizan ampliamente en la industria aeronáutica, automotriz y biomédica y utilizan procesos como fusión láser de lecho de polvo (LPBF), fusión por haz de electrones (EBM) o deposición de energía directa (DED).

Aluminio

Este material es una excelente combinación de ligereza y solidez. Además de ser resistente a la corrosión, también se puede soldar. En comparación con los aceros, es menos resistente y más sensible a las altas temperaturas. Se utiliza principalmente en áreas donde el peso es fundamental como en partes mecánicas de coches de carrera, aeronáutica, aeroespacial, bicicletas, etc. Rara vez está presente en estado puro y se encuentra más a menudo como una aleación con metales que mejoran sus propiedades físicas y mecánicas, como el silicio y el magnesio. Un ejemplo típico es el aluminio AISi10Mg, ofrecido por el fabricante alemán EOS en forma de polvo. Esto permite fabricar piezas sólidas y complejas.

Imagen vía HRL Laboratories, LLC

Aleaciones de aluminio

Como se mencionó, las aleaciones de aluminio se encuentran con más frecuencia que la forma pura y se usan tradicionalmente en muchas aplicaciones industriales, aeroespaciales y automotrices. Además, poseen una alta relación resistencia-peso y también demuestran una buena resistencia a la carga y la corrosión del metal.

Galio

Incluso en investigación y desarrollo, el galio se utiliza como aleación con un 25% de indio, para imprimir objetos a partir de pequeñas burbujas metálicas o de cables metálicos autoportantes para unir componentes electrónicos. Lo que hace que esta aleación sea especial es que, además de fundirse a una temperatura baja de 85,46 ° F (29,7 ° C), los dos metales también se endurecen en el aire mientras que el interior permanece líquido, lo que permite que la impresión sea flexible.

El precio sigue siendo la principal barrera a la hora de querer comercializar este material para uso en impresión 3D. A continuación verás un video realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Carolina del Norte que están trabajando en la impresión de este material:

Acero

Siendo uno de los metales más comunes en la industria para la fabricación de todo tipo de piezas, no es de extrañar que el acero fuera el primer metal utilizado en la impresión 3D.

Acero inoxidable

El acero inoxidable está bastante presente en la vida cotidiana, la industria mecánica y la medicina. Tiene buenas propiedades metálicas y permite obtener una superficie pulida y brillante. Varios fabricantes de la industria 3D ofrecen este material, como EOS, ProMetal o ExOne. Algunas de sus propiedades incluyen: dureza, resistencia a la tracción, conformabilidad y resistencia al impacto.

También es posible imprimir piezas de bronce u oro utilizando acero inoxidable como material base. Por ejemplo, recubriendo las capas de polvo de acero inoxidable con pegamento para inyectar bronce en la impresión.

Pieza impresa en 3D de acero inoxidable.

Acero Maraging

La empresa EOS ofrece el acero Maraging Steel MS1, que se utiliza en la fabricación de herramientas o moldes, gracias a su solidez y resistencia a la rotura.

Titanio

El titanio es el material por excelencia de la medicina y la industria aeroespacial, gracias a su excelente composición tanto de fortaleza como de peso, además de su alta resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. Todos los grados de titanio exhiben una resistencia a la corrosión extrema, ductilidad y soldabilidad, aunque el grado uno es relativamente más moldeable que los grados dos, tres y cuatro. El cuarto grado es el más fuerte.

La impresión 3D facilita la fabricación de piezas de titanio y evita las impurezas obtenidas con las técnicas tradicionales durante la fase de soldadura. Sin embargo, una gran desventaja de este material es su elevado coste, ya que es unas 50 veces mayor que el del acero.

Pieza impresa en 3D de titanio aeroespacial.

Aleaciones de titanio

Al igual que con las aleaciones de aluminio, las aleaciones de titanio tienen propiedades mecánicas y un comportamiento químico mejorados. Se utilizan en la fabricación aditiva para producir una amplia gama de componentes industriales, incluidas hojas, piezas de sujeción, anillos, discos, cubos y recipientes. Las aleaciones de titanio también se utilizan para producir partes de motores de coches de alto rendimiento como cajas de cambios y bielas.

Cobalto-cromo

Impresas con las técnicas EBM y DMLS, las aleaciones de cobalto exhiben una mejor calidad que las obtenidas con métodos de producción tradicionales, como la fundición a la cera perdida.

Al igual que las aleaciones de titanio, las aleaciones de cobalto-cromo, como CoCrMo, se utilizan ampliamente en medicina para la fabricación de prótesis tanto en ortopedia como en odontología (gracias a su rigidez, suavidad, estado superficial resistente al desgaste y ausencia de corrosión). Además, las industrias automotriz y aeroespacial utilizan algunas aleaciones de cobalto-cromo-molibdeno altamente resistentes al calor.

EOS ofrece aleaciones CobaltChrome MP1 y SP2 que son resistentes a altas temperaturas (600 ° C). Por otro lado, Arcam comercializa la ASTM F75, que también se utiliza ampliamente para la producción de herramientas y molduras.

Implantes dentales impresos en 3D | Imagen vía EOS

Aleaciones a base de níquel

Las superaleaciones de níquel-cromo como Inconel 718 e Inconel 625 producen piezas metálicas fuertes y resistentes a la corrosión. Estas aleaciones se utilizan a menudo en entornos aeronáuticos, petroquímicos y automovilísticos de alta tensión y alta temperatura. Las propiedades mecánicas de las aleaciones a base de níquel en la fabricación aditiva, como Inconel 625, se mejoran considerablemente mediante el uso de cantidades significativas de níquel, cromo y molibdeno en el metal.

Imagen vía I3DMFG

Metales preciosos

Anteriormente vimos que es posible agregar pegamento para inyectar bronce y oro en un objeto impreso de acero. También existe otra forma de imprimir con estos metales, que es mediante la fundición de metal. Este vaciado es un molde elaborado con cera perdida, con el acabado a mano.

Este método es muy utilizado en joyería y en la fabricación de pequeños objetos. Uno de los problemas y limitaciones de esta moldura es que debes tener en cuenta las formas delgadas que se deben evitar, además de asegurarte de tener un grosor mínimo de 0,8 mm a 1 mm para que se respeten las paredes.

La fase de acabado es la clave para un buen acabado superficial, especialmente para monedas de plata. Con el oro es posible obtener diferentes tonalidades de colores (rosa, blanco y amarillo).

Para terminar, es importante tener en cuenta que hoy en día es posible modificar la estructura atómica del metal durante la impresión en 3D. Al hacer esto, tendrás una solidificación más rápida y uniforme, lo que puede resultar en un metal más rígido y resistente. Para obtener más información sobre tecnologías de impresión 3D de metal, puedes leer nuestra guía completa AQUÍ.

¿Qué piensas de los diferentes metales usados en la fabricación aditiva? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, Twitter, YoutubeRSS. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.

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