El nuevo proceso de impresión 3D de metal líquido es 10 veces más rápido
¿Y si se pudieran imprimir en 3D piezas metálicas a gran escala de forma rápida y barata? Esa es la pregunta que se plantea un equipo del MIT, y más concretamente del MIT Self-Assembly Lab, que se propuso sortear las limitaciones actuales de la impresión 3D en metal. Han desarrollado un proceso denominado Impresión de Metal Líquido (LMP), que es similar a la fundición de forma libre: en concreto, el metal fundido se extruye en una cuba de perlas de vidrio de 100 micras (que recuerdan al polvo) siguiendo una trayectoria predefinida. A partir de ahí, el material puede endurecerse y formar la pieza deseada. No se necesita soporte, ya que las perlas de vidrio actúan como molde para el metal fundido. Hasta ahora, el equipo ha realizado varios experimentos con aluminio y ha logrado velocidades de impresión muy altas: se dice que el proceso es 10 veces más rápido que otras tecnologías de metal del mercado, sea cual sea el tamaño de la pieza.
La impresión 3D en una sustancia granular no es nada nuevo en sí mismo, pero generalmente se hace con polímeros y siliconas. Utilizar metales es más complejo, no sólo por la temperatura de fusión necesaria, sino también por las limitaciones de la extrusión: el aluminio fundido no puede extruirse por cualquier boquilla sin corroerse y destruirse. Skylar Tibbits, profesor asociado del Departamento de Arquitectura y codirector del Laboratorio de Autoensamblaje, y sus colegas han estado trabajando para superar los límites de volumen y tiempo impuestos por la fabricación aditiva de metales. En la actualidad, sólo el proceso WAAM puede manejar grandes volúmenes, pero sigue siendo demasiado lento en comparación con los llamados métodos de fabricación tradicionales. Aquí es donde entra en juego LMP, que busca conciliar velocidad y gran formato.
El metal fundido se deposita en el depósito de polvo
¿Cómo funciona la impresión de metal líquido?
La máquina LMP se compone de tres partes esenciales: la boquilla y un horno eléctrico construido a medida, el lecho de impresión y un regulador de temperatura que garantiza un control meticuloso de la temperatura del aluminio desde el horno hasta la boquilla. Este horno de 5 kW construido a medida es la fuente de calor y puede contener un crisol de grafito para mantener el metal fundido antes de la extrusión. La boquilla en sí planteaba una serie de retos: en todos los procesos de fabricación aditiva, uno de los problemas es garantizar la resistencia a la corrosión de los componentes mecánicos de la máquina. Como puede imaginarse, el metal fundido no puede extruirse a través de cualquier boquilla. Por ello, el equipo realizó varias pruebas antes de crear una boquilla de cerámica.
En las pruebas, el equipo imprimió sillas, patas de mesa y objetos decorativos. Afirman que las velocidades de impresión son 10 veces más rápidas que las de los procesos de impresión 3D de metal disponibles en el mercado. Se han probado varias trayectorias -en espiral, rectas, con trayectorias superpuestas, etc.- y los resultados son impresionantes. Si nos fijamos en la calidad de impresión, vemos que sigue siendo tosca: la estética no está a la altura, y esto es algo en lo que el equipo tiene que centrarse.
Las patas de la mesa se imprimieron en 3D con metal líquido.
Según el equipo, la resolución gruesa actual del proceso LMP es comparable a la de WAAM, como procesos que requieren un post mecanizado estratégico. Sin embargo, el proceso LMP es al menos 10 veces más rápido y, con un calentamiento más eficiente, podría alcanzar tasas de procesamiento superiores a las decenas de kg/hora, acercándose a la tasa de procesamiento del moldeo por inyección o la fundición a presión, en torno a los 100 kg/hora. Una de las ventajas de la tecnología LMP sobre otros métodos de fabricación aditiva de metales es el ciclo térmico único de una impresión. A diferencia del proceso WAAM, que implica la fusión y el enfriamiento sucesivos de la pieza para mantener su estructura, el soporte granular utilizado en el proceso LMP sostiene el material fundido durante todo el proceso de impresión.
En última instancia, el objetivo sería utilizar aluminio reciclado, que se fundirá para recrear objetos mediante el proceso LMP. El equipo aún tiene que mejorar algunos puntos, sobre todo la resolución y el control del flujo, pero la tecnología parece prometedora. Tibbits concluye: «Si pudiéramos hacer de esta máquina algo que la gente pudiera utilizar realmente para fundir aluminio reciclado e imprimir piezas, eso cambiaría las reglas del juego en la fabricación de metales. Ahora mismo no es lo bastante fiable para hacerlo, pero ése es el objetivo».
Otro ejemplo de una forma impresa en 3D mediante el proceso de impresión en metal líquido
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*Créditos de todas las fotos: MIT Self-Assembly Lab
