Un nuevo sistema de fabricación aditiva permite la recuperación de polvos de metales preciosos hasta en un 95% 

¿Qué tienen en común el sector de la joyería y el aeroespacial? El uso de metales preciosos. De hecho, ambos sectores buscan las mejores materias primas para su producción. Sin embargo, a diferencia del sector de la joyería, el sector aeroespacial necesita metales preciosos, como los de la familia del platino, ya que son altamente resistentes a las condiciones extremas del espacio. Por ejemplo, el platino es necesario en aplicaciones como propulsores satelitales de pequeñas dimensiones porque logra alcanzar un punto de fusión de unos 1768 °C. Además, su resistencia a la oxidación y la inercia química minimizan las posibilidades de degradación o de reacciones con otros materiales. Sin embargo, como es bien sabido, estos metales son extremadamente caros y su dispersión durante las fases de elaboración puede acarrear a las empresas pérdidas económicas de millones de euros.

Para encontrar una solución eficaz a este problema, las empresas Renishaw y Cookson Industrial se han unido para optimizar la fabricación aditiva de metales del grupo del platino, hacerla y hacerla más económica y accesible. Cookson Industrial, con sede en Birmingham, es uno de los mayores proveedores de metales preciosos para el comercio mundial de joyas, mientras que Renishaw es un grupo internacional que se dedica a la tecnología de ingeniería y es uno de los líderes en el sector de la fabricación aditiva de metales. De su colaboración nace un nuevo sistema de producción aditiva que permite recuperar el 95% del polvo de rodio ligado al platino utilizado en el mecanizado.

Renishaw y Cookson Industrial se han asociado para hacer que la fabricación aditiva de metales PGM sea más barata y accesible

Un problema de costes y dispersión de polvos de metales preciosos

Para comprender mejor el impacto económico de la dispersión de estos metales, basta pensar que cinco kilos de polvo de platino-rodio, suficientes para imprimir piezas de entre 6 y 8 gramos, representan para una empresa una inversión de unas 140.000 libras. El objetivo de Cookson Industrial era utilizar el rodio platino para imprimir en 3D un molde de extrusión diseñado para la producción de fibra de vidrio y, al mismo tiempo, ahorrar la mayor cantidad de polvo posible. El rodio se suele combinar con el platino porque posee numerosas cualidades y propiedades. De hecho, el platino es el único metal capaz de resistir las condiciones corrosivas del vidrio fundido. Estos materiales se atomizan en un polvo adecuado para la fabricación aditiva y se moldean para crear piezas con geometrías específicas.

Un sistema innovador para la recuperación de polvo

Para optimizar la producción, Cookson Industrial recurrió a Renishaw, que le proporcionó una de sus soluciones destinadas a la investigación, la RenAM 500S Flex. Se trata de un sistema de fabricación aditiva de polvos de circuito abierto optimizado para aplicaciones de investigación y desarrollo que utiliza la tecnología LPBF. Esta máquina garantizaba una pérdida mínima de polvo inferior al 1,5%. Sin embargo, Cookson Industrial ha pedido a Renishaw que personalice el sistema RenAM 500S Flex para reducir aún más el porcentaje de residuos de polvo de rodio relacionado con el platino del 1,5% al 0,5%. Esto ha sido posible porque las impresoras destinadas a la investigación son soluciones que se pueden adaptar y optimizar para satisfacer las necesidades individuales de los clientes.

Por lo tanto, Renishaw ha realizado varios cambios en el sistema RenAM 500S Flex para que sea óptimo. En primer lugar, se retiraron todas las piezas en las que solían acumularse partículas de polvo, como los fuelles y el sistema de ventilación del rebosadero de la máquina. Además, la cámara de impresión ha sido optimizada para evitar la dispersión de polvo durante el proceso de desempolvado. Por último, las otras modificaciones corresponden a la cámara inferior del sistema, la del filtro y la del contenedor de polvo que han sido equipadas con carcasas y cubiertas especiales, necesarias para la recuperación de la mayor cantidad de material posible.

La colaboración entre las dos empresas ha dado lugar a la creación de un sistema que recupera casi todos los polvos del grupo del platino hasta en un 95%, lo que permite a la empresa ahorrar alrededor de 1000 libras por ciclo. Esta solución hizo posible la producción comercial de componentes de platino-rodio. Gracias al éxito de la asociación con Renishaw, Cookson Industrial tiene la intención de estudiar nuevas aplicaciones para el platino-rodio en sectores como los catalizadores y las boquillas de los motores aeroespaciales.

En la foto se muestran los componentes creados con el polvo de platino-rodio

Las empresas o agencias gubernamentales aeroespaciales podrían beneficiarse enormemente de soluciones adaptadas a la recuperación de polvos metálicos. De hecho, la demanda de polvos metálicos de alto rendimiento es cada vez mayor en este sector. Hace unos años, la NASA también creó su superaleación GRX-810, que se creó gracias a la impresión 3D y la dispersión de óxidos, para mejorar significativamente su rendimiento. Para aplicaciones de ingeniería como la propulsión espacial es vital utilizar estos materiales. De hecho, partes como la cámara de combustión y la rejilla del catalizador interno están expuestas a las altas temperaturas y a las condiciones ricas en oxígeno que se producen al encender los propulsores en la fase de lanzamiento. Los últimos avances en fabricación aditiva han revolucionado el uso de metales preciosos en el espacio: sin el uso de estos materiales altamente resistentes a la fusión y la corrosión, la innovación tecnológica en el campo aeroespacial no sería posible. Las soluciones de fabricación aditiva permiten, por lo tanto, adaptarse a las necesidades de cada sector, aportando no solo una optimización en la producción, sino también, con algunas modificaciones, un ahorro considerable en términos de materiales y costes.

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*Créditos de todas las fotos: Renishaw