Polvo en la fabricación aditiva de metal, ¿un obstáculo para su desarrollo?
Equispheres es una empresa canadiense especializada en el desarrollo de polvo de metal, especialmente para tecnologías de fabricación aditiva como la fusión por láser o la pulverización en frío. Basándose en su experiencia en el mercado, ha desarrollado recientemente un estudio que analiza los principales problemas de la impresión 3D de metales y, más concretamente, el proceso de fusión en lecho de polvo. Según la empresa, la elección de este polvo metálico conlleva problemas más o menos importantes, como propiedades mecánicas irregulares de la pieza final, una velocidad de producción reducida y por tanto una caída de la productividad, etc. Para Equispheres, la tecnología necesita polvos metálicos diseñados específicamente para la fabricación aditiva, teniendo en cuenta una serie de factores. Mientras esta materia prima no cumpla con criterios específicos, los procesos de fusión por lecho de polvo láser no serán satisfactorios: aquí es donde radica el principal problema de la impresión 3D de metal.
Mucho se ha hablado del crecimiento experimentado por la impresión 3D de metal en los últimos años, con estudios que destacan el aumento del número de fabricantes en el mercado. El informe Wohlers 2018 señaló una treintena de empresas, que ofrecen más de 125 máquinas, orientadas a una mayor productividad para reducir los costes de producción que aún son demasiado caros. Pero el problema no está ahí. Está más en línea con el desarrollo de materiales adaptados e innovadores. Mientras que el mercado de los polímeros ve aparecer cada día nuevas soluciones, algunas especialmente diseñadas para la fabricación aditiva, el metal está estancado. Actualmente, los polvos utilizados en la impresión 3D se desarrollan principalmente mediante atomización de gas, un método que no sería adecuado para crear un polvo con propiedades suficientemente constantes de una producción a otra.
El polvo es uno de los primeros obstáculos para el desarrollo de la fabricación aditiva de metal.
Las propiedades de los polvos metálicos
Equispheres señala en su estudio que la fabricación aditiva de metal a menudo enfrenta problemas de productividad y confiabilidad del proceso, un desafío directamente relacionado con el polvo en sí. Según la empresa, debe ofrecer 4 cualidades esenciales: alta fluidez, alta densidad de distribución, baja absorción de humedad y alta estabilidad química cuando el láser se calienta.
La empresa afirma: “Estas cualidades influyen directamente en las propiedades mecánicas de la pieza final. Las propiedades inconsistentes del polvo dan como resultado una absorción de energía y un flujo de material desiguales durante la impresión, lo que produce huecos y propiedades de material desiguales en la pieza final. A pesar de los sistemas de control implementados por los fabricantes de máquinas, estas inconsistencias punto a punto no se pueden corregir en la cámara de impresión. Desafortunadamente, incluso el mejor polvo elaborado con métodos de pulverización tradicionales no puede cumplir con estos requisitos, lo que compromete significativamente la velocidad de fabricación y la consistencia de la pieza final”.
El polvo debe tener 4 cualidades esenciales | Créditos: Nanosteel
Es por esta razón que el mercado de fabricación aditiva de metal debe producir polvos propios. Para que el polvo produzca las cualidades mencionadas, debe tener ciertas propiedades físicas clave. Debe ser esférico, liso, de tamaño uniforme, muy fino y tener un bajo contenido de oxígeno. Estas 5 características forman una materia prima ideal para la impresión 3D de metal. El estudio muestra que las piezas impresas en 3D a partir de polvo con esta especificación tienen mejores propiedades mecánicas, son más consistentes y permiten velocidades de impresión hasta un 50% más rápidas.
El estudio repasa así a cada propiedad física del polvo, demostrando cómo cada una puede reducir los defectos de impresión y garantizar propiedades mecánicas finales estables y regulares. Puedes descargar el estudio completo AQUÍ para obtener más información.
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