{"id":66908,"date":"2023-05-15T00:02:08","date_gmt":"2023-05-14T22:02:08","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/?p=66908"},"modified":"2023-05-24T10:16:11","modified_gmt":"2023-05-24T08:16:11","slug":"impresion-3d-ceramica-estructuras-aeroespaciales-150520232","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/impresion-3d-ceramica-estructuras-aeroespaciales-150520232\/","title":{"rendered":"El uso de la impresi\u00f3n 3D de cer\u00e1mica para crear estructuras aeroespaciales complejas"},"content":{"rendered":"

Las industrias buscan cada vez m\u00e1s materiales y procesos nuevos y avanzados para mejorar sus productos, y el sector aeroespacial no es una excepci\u00f3n. Las necesidades de la industria evolucionan r\u00e1pidamente con la introducci\u00f3n de requisitos m\u00e1s estrictos. Por ello, demandan nuevas tecnolog\u00edas que puedan ofrecer soluciones innovadoras y eficientes. La fabricaci\u00f3n aditiva destaca como una soluci\u00f3n ideal para las aplicaciones aeroespaciales<\/a>. Seg\u00fan un informe de Research and Markets, el mercado aeroespacial y de defensa para la impresi\u00f3n 3D se valor\u00f3 en $1.900 millones en 2021, con una CAGR de m\u00e1s del 24% para 2027. La impresi\u00f3n 3D est\u00e1 aportando as\u00ed cambios y ventajas significativas para aplicaciones aeroespaciales, como la producci\u00f3n de estructuras m\u00e1s ligeras, resistentes y complejas, la libertad de dise\u00f1o, la capacidad de combinar varias piezas en una sola unidad, la reducci\u00f3n del desperdicio de materias primas y la eficiencia de costes y recursos.<\/span><\/p>\n

Si nos fijamos en los materiales innovadores que pueden utilizarse en la impresi\u00f3n 3D, la cer\u00e1mica est\u00e1 en pleno auge. \u00c9sta ha demostrado tener las propiedades necesarias para satisfacer las necesidades de la industria y los altos est\u00e1ndares exigidos en las aplicaciones aeroespaciales. Entre las empresas que se han centrado en la fabricaci\u00f3n aditiva de cer\u00e1mica<\/a> se encuentra el fabricante austriaco Lithoz, que ha desarrollado la tecnolog\u00eda Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM) para piezas complejas de alta resoluci\u00f3n. La empresa duplic\u00f3 las ventas de sus soluciones de impresi\u00f3n 3D de cer\u00e1mica y la facturaci\u00f3n en el a\u00f1o 2022, lo que indica el inter\u00e9s del mercado por esta tecnolog\u00eda en m\u00faltiples industrias, incluidas la m\u00e9dica y la aeroespacial.<\/span><\/p>\n

\"lithoz\"

Pieza impresa en 3D con cer\u00e1mica.<\/p><\/div>\n

Beneficios de usar la cer\u00e1mica en aplicaciones aeroespaciales<\/h3>\n

El informe titulado <\/span>\u201c3D Printing Ceramics 2022-2032: Technology and Market Outlook\u201d<\/span><\/i> destaca el crecimiento del valor de mercado de la impresi\u00f3n 3D de cer\u00e1mica, que se estima alcanzar\u00e1 los $400 millones en 2023. Seg\u00fan el informe, las industrias aeroespacial, de defensa, dental y de ingenier\u00eda qu\u00edmica son las m\u00e1s interesadas en la fabricaci\u00f3n de cer\u00e1mica para producir piezas en lotes peque\u00f1os. La cer\u00e1mica ha captado la atenci\u00f3n de la industria aeroespacial por sus excepcionales propiedades, como su alta resistencia al calor, la oxidaci\u00f3n y la abrasi\u00f3n, as\u00ed como su estabilidad mec\u00e1nica y dimensional. Esto hace que la cer\u00e1mica sea ideal para su uso en condiciones extremas, como es la construcci\u00f3n de naves espaciales de nueva generaci\u00f3n, especialmente para piezas expuestas a grandes tensiones. Nos referimos sobre todo a los \u201cmateriales cer\u00e1micos avanzados\u201d o \u201ccer\u00e1micas t\u00e9cnicas\u201d, que poseen propiedades notables como alta resistencia, resistencia a la corrosi\u00f3n y excelente aislamiento t\u00e9rmico y el\u00e9ctrico. Algunas de las cer\u00e1micas avanzadas m\u00e1s destacadas son el \u00f3xido de aluminio (Al2O3), el nitruro de silicio (Si3N4), el carburo de silicio (SiC) y la circonia (ZrO2). Mediante la impresi\u00f3n 3D se pueden procesar incluso cer\u00e1micas de temperatura ultra alta (UHTC), cuyas propiedades materiales son muy solicitadas en esta industria.<\/span><\/p>

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La cer\u00e1mica ha sustituido incluso a algunos materiales m\u00e1s tradicionales utilizados en la industria aeroespacial, como son los metales<\/a>. De hecho, aunque los metales siguen siendo los materiales m\u00e1s utilizados en la industria aeroespacial, su uso se est\u00e1 cuestionando para algunas aplicaciones. La necesidad de crear propulsores espaciales m\u00e1s eficaces, reducir la basura espacial o desarrollar n\u00facleos de fundici\u00f3n para aviaci\u00f3n m\u00e1s precisos y complejos ha llevado a buscar alternativas. La cer\u00e1mica ofrece ahora soluciones pr\u00e1cticas a estos problemas, ya que se desgasta m\u00e1s lentamente. Adem\u00e1s, en combinaci\u00f3n con la fabricaci\u00f3n aditiva, se pueden conseguir piezas m\u00e1s detalladas.<\/span><\/p>\n

Por tanto, la impresi\u00f3n 3D de cer\u00e1mica tiene un enorme potencial para la industria aeroespacial, como demuestran las diversas aplicaciones de la tecnolog\u00eda LCM de Lithoz. Un excelente ejemplo de las excepcionales capacidades de la cer\u00e1mica avanzada es la tobera de motor aerospike impresa en 3D con nitruro de silicio de la empresa. Esta tobera super\u00f3 con \u00e9xito todas las pruebas de estr\u00e9s, demostrando su capacidad para soportar fuertes choques t\u00e9rmicos, incluso cuando se somete a temperaturas superiores a 1200\u00b0C.<\/span><\/p>\n

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La tobera del motor aerospike impresa en 3D.<\/p><\/div>\n

Alta resoluci\u00f3n y precisi\u00f3n gracias a la tecnolog\u00eda LCM<\/h3>\n

En la cer\u00e1mica, la precisi\u00f3n y la exactitud son fundamentales, ya que un solo peque\u00f1o defecto puede provocar el fallo completo de la pieza y, por tanto, de la aplicaci\u00f3n. Por este motivo, la propia empresa Lithoz se fund\u00f3 sobre los valores de resistencia y precisi\u00f3n. Y a lo largo de su experiencia de m\u00e1s de una d\u00e9cada, la empresa ha sido capaz de perfeccionar su tecnolog\u00eda para lograr una tolerancia cero al error.<\/span><\/p>\n

La tecnolog\u00eda LCM de Lithoz se basa en la fotopolimerizaci\u00f3n. La impresora 3D CeraFab dispensa un l\u00edquido cargado de cer\u00e1mica (en forma de pasta) en una cuba transparente. La placa de impresi\u00f3n se desplaza de arriba abajo y se expone selectivamente a la luz azul procedente de debajo de la cuba. Mediante un dispositivo digital de microespejos (DMD) y un sistema de proyecci\u00f3n de \u00faltima generaci\u00f3n, se produce una imagen por capas y la pieza se crea capa a capa. El proceso requiere un postratamiento<\/a> t\u00e9rmico para eliminar el aglutinante y sinterizar los componentes, lo que da como resultado componentes cer\u00e1micos de alta densidad, resistentes y duraderos.<\/span><\/p>\n

La ventaja de este procedimiento es que toda la superficie se expone al mismo tiempo, con tolerancia cero en toda la plataforma de construcci\u00f3n. Esto significa que las piezas se reproducen con coherencia y precisi\u00f3n en toda la placa construida, independientemente del lugar de la plataforma en el que se impriman. Esta precisi\u00f3n de exposici\u00f3n permite obtener microestructuras extremadamente complejas.<\/span><\/p>\n

Lithoz dispone actualmente en el mercado de ocho soluciones de impresi\u00f3n 3D diferentes. Todas ellas son variaciones de la m\u00e1quina CeraFab, y cada una de ellas tiene su punto fuerte particular. Por ejemplo, la CeraFab S25 se ha dise\u00f1ado espec\u00edficamente para resoluciones precisas de hasta 25\u00b5m. Curiosamente, la tecnolog\u00eda de Lithoz se utiliza no s\u00f3lo para lotes peque\u00f1os, sino tambi\u00e9n para la producci\u00f3n a gran escala. Steinbach AG, por ejemplo, utiliz\u00f3 la soluci\u00f3n CeraFab System de Lithoz para la producci\u00f3n en serie de tubos quir\u00fargicos. El complejo dise\u00f1o de los tubos requer\u00eda el uso de la fabricaci\u00f3n aditiva desde la creaci\u00f3n de prototipos hasta la producci\u00f3n final. Steinbach fue capaz de producir 12.000 piezas al a\u00f1o, lo que demuestra la eficacia de la fabricaci\u00f3n aditiva en el escalado de la producci\u00f3n incluso a nivel de serie.<\/span><\/p>\n

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Gama de impresoras 3D CeraFab de Lithoz.<\/p><\/div>\n

Estructuras aeroespaciales optimizadas con impresi\u00f3n 3D de cer\u00e1mica<\/h3>\n

Como hemos mencionado, la posibilidad de combinar las propiedades de la cer\u00e1mica con la flexibilidad de la impresi\u00f3n 3D es una de las principales ventajas en el sector aeroespacial. Poder adaptar con precisi\u00f3n el dise\u00f1o de un componente, modificar su estructura e incluso a\u00f1adir funcionalidades espec\u00edficas, es algo que los actores de la industria buscan al producir piezas complejas.<\/span><\/p>\n

Un ejemplo pr\u00e1ctico de ello es la creaci\u00f3n de filtros de radiofrecuencia (RF) para aplicaciones aeroespaciales. Los filtros de RF son circuitos electr\u00f3nicos cruciales que mejoran la calidad de la se\u00f1al y minimizan las interferencias en sistemas de comunicaci\u00f3n como la comunicaci\u00f3n por sat\u00e9lite, el radar y la avi\u00f3nica. La impresi\u00f3n 3D de cer\u00e1mica permite crear resonadores de alta ingenier\u00eda con una amplia gama de formas, \u00f3rdenes y anchos de banda que pueden incorporarse en un \u00fanico componente, optimizando el rendimiento, la fiabilidad y la durabilidad.<\/span><\/p>\n

\"rf

A la izquierda, un filtro de RF y, a la derecha, el resonador cer\u00e1mico impreso en 3D. El resonador puede imprimirse en diferentes tama\u00f1os.<\/span><\/p><\/div>\n

\u00bfPor qu\u00e9 imprimirlos en 3D con cer\u00e1mica? En la industria aeroespacial, los filtros de RF desempe\u00f1an un papel fundamental para garantizar unas comunicaciones fiables y precisas en bandas de alta frecuencia. Debido a las duras condiciones ambientales que deben soportar, estos filtros tienen que ser de alto rendimiento y cumplir estrictos requisitos de fiabilidad y rendimiento. Las propiedades de los materiales cer\u00e1micos los hacen adecuados para cumplir estos requisitos, al tiempo que permiten miniaturizar f\u00e1cilmente estos filtros para reducir su peso, un factor crucial en las aplicaciones aeroespaciales. Adem\u00e1s, los filtros cer\u00e1micos presentan una buena estabilidad a lo largo del tiempo y la temperatura, lo que garantiza un rendimiento fiable y constante durante mucho tiempo.<\/span><\/p>\n

Control de la microestructura de los componentes cer\u00e1micos<\/h3>\n

Las soluciones de impresi\u00f3n 3D de cer\u00e1mica de Lithoz ofrecen una notable ventaja para aplicaciones m\u00e1s complejas al permitir un control m\u00e1s preciso de la microestructura y la porosidad del material. Esto supone una limitaci\u00f3n de cualquier otra t\u00e9cnica de fabricaci\u00f3n aditiva o convencional disponible en la actualidad. Con la tecnolog\u00eda LCM de Lithoz, tambi\u00e9n es posible la impresi\u00f3n 3D multimaterial y de cer\u00e1micas con grados funcionales gracias a su sistema de dos cubas. En la configuraci\u00f3n de la impresora LCM multimaterial recientemente desarrollada, este sistema permite no s\u00f3lo asignar un material a cualquier capa deseada, sino tambi\u00e9n utilizar diferentes materiales en cada capa asignando los respectivos materiales a p\u00edxeles seleccionados de la imagen de la capa. Como ejemplo, Lithoz y Fraunhofer IGD crearon piezas de \u00f3xido de aluminio de gran complejidad y con un gradiente definido de denso y poroso dentro de una misma pieza. Esta capacidad es muy relevante para la impresi\u00f3n 3D de catalizadores complejos para aplicaciones aeroespaciales, entre otras posibilidades.<\/span><\/p>\n

\"lithoz\"

Piezas de demostraci\u00f3n con gradaci\u00f3n de denso a poroso para aplicaciones en diversos campos, como catalizadores, filtros o estructuras \u00f3seas.<\/span><\/p><\/div>\n

Todos estos ejemplos demuestran que, utilizando la fabricaci\u00f3n aditiva para mejorar las propiedades de los componentes cer\u00e1micos, es posible aumentar su complejidad y, a su vez, mejorar su eficiencia. Este enfoque tambi\u00e9n abre nuevas posibilidades de investigaci\u00f3n en la industria aeroespacial. Con la tecnolog\u00eda Lithoz LCM es posible lograr una mayor complejidad y resoluci\u00f3n en comparaci\u00f3n con otros procesos del mercado, lo que la convierte en la opci\u00f3n perfecta para los requisitos cada vez mayores en cuanto a geometr\u00edas cuando se trata de componentes aeroespaciales. Puedes obtener m\u00e1s informaci\u00f3n sobre Lithoz y su tecnolog\u00eda AQU\u00cd<\/a>.<\/span><\/p>\n

\u00bfQu\u00e9 piensas del uso de la impresi\u00f3n 3D para crear estructuras aeroespaciales complejas? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook<\/a>, Twitter<\/a>, Youtube<\/a> y RSS<\/a>. Sigue toda la informaci\u00f3n sobre impresi\u00f3n 3D en nuestra Newsletter semanal<\/a>.<\/p>\n

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*Cr\u00e9ditos de todas las fotos: Lithoz<\/em><\/p>\n<\/div>\n

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Las industrias buscan cada vez m\u00e1s materiales y procesos nuevos y avanzados para mejorar sus productos, y el sector aeroespacial no es una excepci\u00f3n. Las necesidades de la industria evolucionan r\u00e1pidamente con la introducci\u00f3n de requisitos m\u00e1s estrictos. Por ello,…<\/p>\n","protected":false},"author":6070,"featured_media":66909,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"content-type":"","footnotes":""},"categories":[16,356,12],"tags":[],"class_list":["post-66908","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-actualidad","category-aeroespacial","category-materiales"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/66908","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6070"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=66908"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/66908\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":67147,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/66908\/revisions\/67147"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/66909"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=66908"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=66908"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=66908"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}