¿Es la extrusión de metal 3D la próxima ola en aditivos?

La fabricación aditiva de extrusión de metal en 3D comienza a consolidarse en el mercado. Con un precio más atractivo que otras tecnologías 3D, tiene el potencial de cambiar las cosas. Presentamos un perfil de varios jugadores importantes en el espacio y sus afirmaciones a la fama.

Con todas las noticias sobre la impresión 3D de metal últimamente, es muy probable que al menos esté interesado si no está investigando activamente las opciones disponibles. Los fabricantes están utilizando tecnologías como la sinterización directa por láser de metal y la fusión por haz de electrones para imprimir de todo, desde boquillas de combustible para motores a reacción hasta prótesis médicas, entonces, ¿por qué su taller no querría aprovechar la tecnología para prototipos, herramientas y piezas de producción de bajo volumen?

Por un lado, las impresoras utilizadas para producir estas piezas y miles de componentes metálicos similares pueden ser costosas. Puede calcular $ 500,000 o más para una máquina de lecho de polvo basada en láser, más el software, la capacitación y el equipo auxiliar para respaldarla. El polvo de metal necesario para construir algo a menudo es propietario, al igual que los láseres que se usan para sinterizarlo en productos útiles.

La nueva extrusión de metal 3D Kids on the Block

No te desesperes. Recientemente ha entrado en el mercado una nueva generación de impresoras 3D de metal. Estas máquinas son mucho menos costosas, relativamente fáciles de usar y producen piezas metálicas totalmente densas adecuadas para aplicaciones de uso final. Existen varias tecnologías distintas con aproximadamente una docena de fabricantes de equipos que ofrecen sus propias alternativas únicas a los sistemas de lecho de polvo tradicionales. Estos son algunos ejemplos.

¿Es viable la fabricación aditiva en 3D a pesar de su exageración? Lea "El caso de la impresión 3D en la fabricación" para obtener más información.

Perfiles de extrusión de metal 3D:Markforged, Desktop Metal, Digital Metal

La impresora Metal X de Markforged utiliza una fabricación aditiva de difusión atómica patentada, o tecnología "ADAM", para imprimir piezas de acero inoxidable 17-4 PH o 303 con aluminio, Inconel, titanio y otros que estén planificados.

La tecnología funciona mediante la extrusión de cilindros en forma de varilla de metal en polvo previamente mezclado con un aglutinante de plástico a través de una boquilla para crear capas parciales de 50 μm (0,002 pulgadas) de espesor. Cuando está completa, la parte "verde" se envía a través de una estación de lavado para eliminar parte del material aglutinante y luego se coloca en un horno que quema el aglutinante restante y fusiona las partículas de metal. Con un precio de alrededor de $100,000 por un sistema completo, los costos de fabricación son hasta 10 veces menores que las tecnologías alternativas de aditivos metálicos y hasta 100 veces menores que el mecanizado.

Perfil de extrusión de metal 3D:metal de escritorio, metal digital

Desktop Metal ofrece dos impresoras 3D de metal, Studio System y Production System. Studio System es una impresora "apto para oficinas" que emplea un proceso de extrusión similar al utilizado por Markforged. Su proceso de deposición de metal aglomerado patentado imprime 17-4 PH, 316L, Inconel y otros polvos similares a los que se utilizan en el moldeado por inyección de metal de décadas de antigüedad, pero aglomerado en una mezcla de polímeros. Espesores de capa de 50 μm (0,002 pulg.) y velocidades de construcción de 16 cm³/h. (1 in³/hr.) son posibles. Aquí nuevamente, las piezas se lavan en una estación de desaglomerado antes de ser sinterizadas en un horno a temperaturas de hasta 1400 grados C (o 2552 F). Desktop Metal también afirma ser 10 veces menos costosa que las impresoras de metal 3D basadas en láser.

Con velocidades de construcción de hasta 8200 cm ³ /hora. (500 in³/hr.), se dice que el sistema de producción de Desktop Metal es 100 veces más rápido que las impresoras de metal basadas en láser y está claramente diseñado para la producción en masa. Utilizando 32.000 chorros y un esparcidor de polvo bidireccional, su tecnología de chorro de un solo paso deposita millones de gotas por segundo de fluido aglutinante en cada capa de polvo. También cuenta con agentes anti-sinterización para facilitar la remoción posterior de las estructuras de soporte. Luego, las partes "marrones" se fusionan en un horno justo por debajo de la temperatura de fusión del metal para producir un producto completamente denso.

Aunque no estará disponible comercialmente hasta 2019, el costo de aproximadamente $ 400,000 del sistema de producción se acerca a las impresoras de lecho de polvo basadas en láser, pero se dice que ofrece un costo por pieza comparable al de las piezas fundidas de metal, al menos hasta 100,000 piezas.

¿Quiere profundizar en el aditivo 3D? Consulte "Los desafíos y soluciones únicos en la impresión 3D de metal".

Perfil de extrusión de metal 3D:metal digital

La DM P2500 de Digital Metal es otra impresora 3D de metal que utiliza tecnología de inyección de aglomerante. Como parte del Grupo Höganäs de Suecia, un proveedor líder de polvos metálicos, Digital Metal dice que sus máquinas han producido más de 200 000 componentes impresos en 3D de alta calidad para las industrias aeroespacial, automotriz, médica y otras. Son posibles espesores de capa de hasta 42 µm (0,0016 pulg.), al igual que una resolución de características de hasta 35 µm (0,0014 pulg.). Las velocidades de construcción son cercanas a las de Studio System de Desktop Metal a 100 cm ³ /hora. (6 in³/h), aunque se dice que la DM P2500 logra detalles extremadamente finos y acabados superficiales de "grado médico".

Hay muchos otros sistemas y tecnologías disponibles. El fabricante de máquinas AM ExOne, por ejemplo, ofrece una variedad de máquinas de chorro de aglomerante y materiales que van desde el bronce hasta el tungsteno. Vader Systems utiliza un campo electromagnético para construir piezas a partir de metales licuados. La fabricación aditiva de gránulos de Pollen AM utiliza materia prima MIM que es hasta 5 veces menos costosa que los sistemas basados ​​en polvo existentes.

Aunque las impresoras de metal 3D basadas en láser tienen su lugar, estas alternativas ofrecen una serie de ventajas:debido a que no hay tensión térmica como con los sistemas basados ​​en láser, las estructuras de soporte necesarias para mantener las piezas en su lugar durante el proceso de construcción se pueden simplificar o incluso eliminado. Esto permite llenar toda la cámara de construcción, lo que significa que se pueden procesar cientos o incluso miles de piezas pequeñas en una sola operación sin supervisión.

Las estructuras de soporte que se utilizan suelen ser más fáciles de quitar, lo que puede eliminar la necesidad de operaciones secundarias de mecanizado o acabado manual. Dado que los metales son los mismos que los utilizados con MIM, las aprobaciones de supervisión médica y aeroespacial son mucho más fáciles de obtener. No hay necesidad de gases de argón o nitrógeno como los hay con los sistemas basados ​​en láser, ni hay ninguna preocupación sobre un rayo láser que provoque una explosión en una atmósfera llena de polvo de aluminio o titanio.

¿Se ha aventurado en la fabricación aditiva y la impresión 3D? ¿Cómo ha sido tu experiencia?