Guía completa: La impresión 3D de acero, ¡te explicamos todo!

El acero es un material metálico realmente conocido en el sector de la producción industrial y la impresión 3D. Se trata de una aleación a base de hierro (Fe) con otros elementos, principalmente el carbono (C), pero también otros como el zinc (Zn) o el sicilio (Si). Estas aleaciones alterarán las propiedades del hierro según la combinación obtenida, generando un material más resistente o menos oxidable. Se trata de un material ampliamente utilizado como recurso en la construcción, así como materia prima de diversas herramientas y piezas mecánicas. Para entender mejor las propiedades de este metal, sus aplicaciones y su compatibilidad con la impresión 3D, sigue leyendo esta guía completa.

Características del material

El acero es un material que, como otros tipos de metales en polvo, se puede obtener mediante diferentes procesos. El más común de ellos es la atomización, que consiste en fundir el metal o la aleación para luego dispersarlo en una fina pulverización. Mediante el uso de chorros de gas o agua a alta presión, se rompe la corriente de metal fundido en pequeñas gotas que se solidifican en partículas de polvo a medida que se enfrían. Al utilizar gases inertes (como el nitrógeno o el argón), se minimiza la oxidación del polvo durante el proceso. Más tarde, los polvos de metal se pueden mezclar con elementos de aleación u otros polvos con el objetivo de lograr la composición química deseada. Algunos de los tipos de acero más comunes en la impresión 3D son:

• 316L. Es el acero inoxidable más popular en la impresión 3D. Hecho a base de hierro, cromo, níquel y molibdeno, este metal bajo en carbono combina una gran resistencia a la corrosión y a las picaduras, una ductilidad alta y unas buenas propiedades térmicas.
• Martensítico. Es un tipo de acero, altamente aleado con cromo y otros elementos, que recibe su nombre porque su estructura metalográfica está formada por martensita. Puede ofrecer un rendimiento de alta resistencia similar al del aluminio y con el mismo peso, pero significativamente más rentable.
• 17-4PH. Este material, también inoxidable, se caracteriza por tener un alto límite elástico, así como una buena resistencia a la corrosión y al desgaste. 17-4 PH es uno de los aceros endurecibles más importantes y es compatible con la fabricación aditiva.
• 304. Se trata de un acero inoxidable austenítico que tiene elementos formadores de austenita. Suele tener un mínimo de 18% de cromo y 8% de níquel, combinado con un máximo de 0.08% de carbono. Ofrece una buena soldabilidad, resistencia a la corrosión y oxidación, así como una excelente tenacidad.

Dentro de la gran familia de aceros, destacan algunos compatibles con la fabricación aditiva.

Proceso de impresión 3D con acero

Al ser el acero un material metálico, es compatible con todas aquellas tecnologías de impresión 3D de metal. La más común es la fusión por lecho de polvo (PBF), donde se utiliza un láser o un haz de electrones para fundir el polvo metálico y obtener una capa sólida. La inyección aglutinante de metal, también conocida como binder jetting (BJ), es otra de las técnicas de impresión 3D compatibles con el acero. En este caso, el polvo de metal se extiende en la bandeja de impresión para más tarde ser unido mediante un aglutinante que se deposita en las zonas donde se quiere fusionar el metal. Por último, también es posible crear piezas de acero mediante la tecnología DED o deposición de energía directa. En este caso el material puede encontrarse en forma de polvo o filamento, el cual se va depositando al tiempo que se funde con un láser o haz de electrones como fuente de energía.

Sea cual sea el método utilizado, los pasos se repiten capa por capa hasta obtener la pieza final. Además, al trabajar con metal, tras terminar el proceso de fabricación aditiva será necesario realizar el postratamiento adecuado. Esto incluye la eliminación de polvo no fusionado, en el caso de las tecnologías BJ y PBF, pero también usar diferentes herramientas de acabado superficial si se ha utilizado DED.

Principales aplicaciones y precio

La tecnología de impresión 3D de acero se puede encontrar en una amplia variedad de aplicaciones. La mayoría de ellas son implementadas en los sectores más exigentes donde se requieren piezas de alta calidad y con propiedades avanzadas. Una de ellas es la medicina. Al ser un material biocompatible e higiénico, se utiliza para crear todo tipo de implantes personalizados, dispositivos médicos e instrumentos quirúrgicos de alta precisión. Además, sus buenas propiedades mecánicas, como la resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas, hacen que sea interesante en las industrias aeroespacial y automovilística. Entre sus aplicaciones encontramos sistemas de escape, moldes de inyección, utillaje, piezas finales, soportes y fijaciones, entre otras muchas más.

Créditos: Sculpteo

Las tecnologías de impresión 3D de metal presentan una mayor complejidad en comparación con la fabricación aditiva de plásticos o resinas. Aunque el acero no es un metal precioso, su polvo puede llegar a tener un coste elevado. Además, los materiales calentados hasta su punto de fusión requieren un tiempo de enfriamiento prolongado, lo que reduce el uso de las máquinas en comparación con la tecnología SLS. Por ello, tanto el coste de material como la maquinaria, que suele requerir una alta inversión inicial, son factores se deben tener en cuenta al implementarlo. Dependiendo de cada aplicación y cada usuario, será necesario evaluar si es rentable adoptarla a pesar de los excelentes resultados obtenidos de las piezas metálicas.

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*Créditos foto de portada: Materialise