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

La circonia, también conocida como óxido de circonio (ZrO2), es un material cerámico policristalino famoso por su buena resistencia al impacto y al desgaste, así como por sus cualidades estéticas. La circonia suele mecanizarse, sobre todo para aplicaciones dentales, pero también puede usarse en la impresión 3D para crear formas más complejas. Pero, ¿qué procesos de fabricación aditiva son compatibles? ¿Qué características específicas deben tenerse en cuenta? ¿Cuáles son las ventajas de la impresión 3D con óxido de circonio? Te lo contamos todo a continuación.

La circonia se obtiene calentando a temperaturas muy elevadas diversos compuestos de circonio. Este elemento químico fue descubierto en 1789 por el químico Martin Heinrich Klaproth y aislado por primera vez como metal en 1824. Calcinando el circonio se obtiene la circonia, que tiene características muy interesantes para muchas industrias. Es una cerámica especialmente resistente a la fractura, tiene una buena biocompatibilidad y es estéticamente agradable. De hecho, se utiliza a menudo en el diseño de prótesis dentales. La circonia es resistente a los productos químicos, los líquidos, los gases, las altas temperaturas y la corrosión.

Piezas impresas en 3D con el material LithaCon 3Y 210. (Créditos: Lithoz)

La circonia en la impresión 3D

Cuando hablamos de fabricación aditiva y la circonia, encontramos muchas similitudes con el óxido de aluminio o la alúmina. La circonia se presenta en forma de polvo que puede utilizarse en diferentes procesos de impresión. En el caso de la extrusión, se trata de un proceso indirecto porque el polvo está encerrado en el filamento de plástico. Por tanto, la pieza que sale de la impresora 3D no es definitiva. Tiene que pasar por etapas de desaglomerado y sinterización para deshacerse del plástico, limpiar bien la pieza antes de meterla en un horno para consolidar las partículas de circonio y obtener así las propiedades finales del material. La sinterización evita la formación de defectos y pequeñas grietas en las piezas y, por tanto, refuerza el material.

La circonia en la impresión 3D también puede encontrarse en forma de resina. Gracias a los procesos de fotopolimerización (como SLA y DLP, por ejemplo) podemos obtener piezas de circonia muy precisas y bastante densas. En términos de densidad, la circonia tiene una densidad mayor que la alúmina, lo que aumenta su peso total. También en este caso es necesario un postratamiento considerable.

Cabe señalar que, en general, se considera que el óxido de circonio es más difícil de imprimir que la alúmina o, al menos, su uso está menos extendido. También hay que señalar que esta cerámica es más cara, a pesar de que sus características son bastante similares a las del óxido de aluminio.

La circonia puede imprimirse en 3D mediante diversos procesos. (Créditos: KUAIPRINT)

Aplicaciones destacadas

Actualmente, la circonia es especialmente popular en el sector dental, ya que es un material blanco opaco, biocompatible, de baja conductividad térmica y estéticamente agradable. Por tanto, es ideal para el diseño de prótesis dentales y coronas. Es más ligero que los metales, e imita perfectamente los dientes naturales. Por el momento, en el sector dental, la circonia se mecaniza en lugar de imprimirse en 3D debido a ciertas normativas y certificaciones.

Si nos fijamos en las aplicaciones del óxido de circonio en la impresión 3D, podemos citar el mercado médico en general. Combinada con la flexibilidad de la fabricación aditiva y sus posibilidades de personalización, la biocompatibilidad y la resistencia a la fractura del óxido de circonio resultan especialmente interesantes. El material también se utiliza para aplicaciones en electrónica, joyería e industria. Destacan su excelente inercia química y su resistencia a los golpes.

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*Créditos foto de portada: Zetamix