Se espera que los polvos de metal refractario se conviertan en materia prima para la impresión 3D

¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D también se conoce como fabricación aditiva. De forma similar a los procesos de pulvimetalurgia que utilizamos en la actualidad, los dispositivos metálicos fabricados con esta tecnología se basan en polvos metálicos, como los polvos cerámicos . y polvos metálicos. La diferencia es que el polvo no se sinteriza juntos, sino que se forma "imprimiendo" secciones de las piezas sobre el polvo con adhesivos especiales, a través de la boquilla.

Impresión 3D

Se espera que los polvos de metal refractario se conviertan en materias primas para la impresión 3D

Una de las dificultades con la impresión 3D es el uso de metales refractarios, especialmente aquellos con puntos de fusión altos como el tungsteno , cromo y renio . Durante años, científicos de todo el mundo han estado trabajando en nuevos procesos que pueden ser rentables y cumplir con los requisitos de rendimiento deseados.

Los científicos han desarrollado una nueva tecnología que utiliza la impresión 3D para crear complejas estructuras metálicas a nanoescala. La tecnología podría usarse en una variedad de aplicaciones, desde la creación de circuitos lógicos 3D en pequeños chips de computadora hasta la ingeniería de componentes de aviones ultraligeros, que pueden crear una variedad de nuevos nanomateriales con diferentes propiedades.

En la impresión 3D, los objetos se construyen capa por capa, lo que permite la creación de productos que no requieren métodos de reducción convencionales como el grabado o el fresado. Los científicos de materiales del Instituto de Tecnología de California (Caltech) han diseñado una estructura tridimensional ultradelgada en una máquina de impresión 3D. Los haces de la estructura tridimensional son los únicos a nanoescala, que es demasiado pequeña para ser vista a simple vista.

Impresión 3D de cerámica

El nuevo grupo 3D imprime las estructuras de una variedad de materiales, desde cerámica hasta compuestos orgánicos. Además, los científicos están trabajando arduamente para lograr avances en la impresión 3D de metales refractarios como el tungsteno y el titanio, especialmente cuando se trata de crear polvos diminutos de menos de 50 micrones de tamaño o aproximadamente la mitad del ancho de un cabello.

Los científicos unieron moléculas orgánicas y de níquel para formar un líquido que se parecía mucho al jarabe para la tos. Usaron software de computadora para diseñar una estructura y luego la construyeron cambiando líquidos usando un láser de dos fotones. El láser crea enlaces químicos más fuertes entre moléculas orgánicas, endureciéndolas y convirtiéndolas en bloques de construcción de la estructura. Y dado que estas moléculas también están unidas a átomos de níquel, el níquel está unido a la estructura. De esta manera, el equipo pudo imprimir una estructura tridimensional que originalmente era una mezcla de iones metálicos y moléculas orgánicas no metálicas.

Luego, la estructura se coloca en un horno y se calienta lentamente a 1000 ° C en una cámara de vacío. La temperatura está muy por debajo del punto de fusión del níquel (1455 ° C), pero es lo suficientemente caliente como para evaporar el material orgánico en la estructura, dejando solo el metal. El proceso de calentamiento conocido como pirólisis también fusiona las partículas metálicas.

Además, a medida que el proceso evapora una gran cantidad de material estructural, su tamaño se reduce en un 80% pero conserva su forma y proporciones. La contracción final es lo que hace que la estructura sea tan pequeña. En esta nanoestructura construida, la parte impresa del haz de metal tiene aproximadamente una milésima del tamaño de la punta de una aguja de coser.

Los científicos aún están perfeccionando sus técnicas. Aunque recién están comenzando con el níquel, están interesados ​​en expandirse a otros metales de uso común en la industria, como el tungsteno y el titanio. Los científicos también esperan utilizar el proceso para imprimir otros materiales, como cerámica, semiconductores, materiales piezoeléctricos y otros materiales exóticos.

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