Los investigadores logran imprimir en 3D uno de los aceros inoxidables más resistentes del mercado
El acero es un metal apreciado por su resistencia a la corrosión y se utiliza en muchos sectores de la industria de la impresión 3D. Al igual que el acero inoxidable, que en realidad es un inox, una aleación hecha de hierro, cromo y un poco de carbono. Pero, ¿conoces el acero inoxidable de endurecimiento por precipitación (PH) 17-4? Este acero inoxidable en particular es un metal que también es conocido por ser extremadamente duro, además de ser resistente a la corrosión. Por primera vez, un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) ha conseguido imprimirlo en 3D conservando estas dos características esenciales.
La fabricación aditiva de metales está creciendo desde hace unos años y está ampliando una serie de posibilidades en muchos sectores, desde el aeroespacial hasta la medicina o la automoción. Sin embargo, plantea algunos retos que no son fáciles de dominar. La impresión metálica en 3D implica una importante variación de temperaturas durante el proceso de fabricación al utilizar un material que se calienta y enfría con extrema rapidez. Fan Zhang, físico del NIST y coautor del estudio, explica: «Cuando se piensa en la fabricación aditiva de metales, esencialmente estamos soldando millones de diminutas partículas en polvo en una sola pieza con una fuente de alta potencia como un láser, fundiéndolas en un líquido y enfriándolas en un sólido. Pero la velocidad de enfriamiento es alta, a veces superior a un millón de grados centígrados por segundo, y esta condición extrema de no equilibrio crea un conjunto de desafíos de medición extraordinarios.»
Imagen microscópica de un acero inoxidable 17-4 impreso en 3D. Los colores de la izquierda representan las diferentes orientaciones de los cristales en la aleación (crédito de la foto: Q. Guo/Universidad de Wisconsin-Madison).
Estos cambios de temperatura provocan algunas irregularidades y no siempre es fácil obtener una pieza metálica con las propiedades deseadas. Por ello, el equipo de investigadores quiso conocer mejor las variaciones de la estructura cristalina de un metal, en este caso el acero PH 17-4, para obtener las propiedades deseadas: dureza y resistencia a la corrosión. Para ello, tuvieron que utilizar un sincrotrón, un instrumento electromagnético que acelera partículas elementales. Los investigadores explicaron que proyectaron los rayos X del aparato sobre el acero en cuestión mientras se imprimía para seguir la evolución de su estructura cristalina. Esto les permitió comprender una serie de factores, como la influencia de la composición de la aleación.
Fan Zhang continúa: «El control de la composición es realmente la clave para imprimir aleaciones en 3D. Al controlar la composición, podemos controlar cómo se solidifica. También demostramos que, en una amplia gama de velocidades de enfriamiento, por ejemplo entre 1.000 y 10 millones de grados centígrados por segundo, nuestras composiciones dan como resultado un acero 17-4 PH totalmente martensítico». Al recurrir a la impresión 3D, los investigadores pudieron producir un acero 17-4 PH de muy alta calidad y evitar algunos de los pasos de enfriamiento que se dan en la fabricación tradicional. Por lo tanto, la producción podría ser más fácil y barata aplicando la fabricación aditiva. Puede encontrar más información AQUÍ.
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*Créditos de la foto de portada: Futura Sciences
