Impresión 3D en metal 101

Para muchos, la relación de la impresión 3D de metales con la fabricación ha sido limitada. Sin embargo, a medida que la tecnología se ha vuelto más accesible, se ha utilizado en las instalaciones de fabricación y producción. En esta publicación de blog, analizamos por qué las empresas eligen la impresión 3D de metales en primer lugar, así como también cómo funcionan las diferentes tecnologías de fabricación aditiva de metales.

Lea nuestra guía de diseño de metales

¿Por qué elegir la fabricación aditiva de metales?

La impresión 3D de metales aporta una serie de ventajas sobre los métodos tradicionales de trabajo de metales. Una, que es compartida por todas las formas de fabricación aditiva, es que el costo por pieza es el mismo para la producción de bajo y alto volumen. Esto permite pequeñas tiradas de producción de piezas personalizadas a un coste asequible. Otro beneficio es que la complejidad es gratuita. Los componentes intrincados que cuestan miles para el CNC y requieren múltiples configuraciones de máquinas se pueden imprimir en 3D con poco esfuerzo por una fracción del precio. Esto es especialmente ventajoso para metales difíciles de mecanizar. Debido a que el proceso de impresión 3D es aditivo, los materiales que suelen ser difíciles de cortar, como el titanio y el inconel, se pueden imprimir con mucho menos esfuerzo. Por último, la fabricación aditiva de metales puede producir piezas que son imposibles de crear de otra forma. Esto permite a los ingenieros diseñar componentes más específicamente para su función, sin las restricciones típicas de la fabricación tradicional. ‍

¿Cómo funciona la fabricación aditiva de metales?

Hay muchos tipos diferentes de impresión 3D de metal y, al igual que con la impresión de plástico, cada uno es adecuado para diferentes objetivos de fabricación. La idea central que todos comparten es el acto de construir una pieza de metal capa por capa. A continuación se muestran los cuatro tipos más comunes de fabricación aditiva de metales y cómo funcionan.

Fusión de lecho de polvo

Las impresoras de esta familia distribuyen uniformemente una fina capa de polvo sobre una placa de construcción y luego funden selectivamente una sección transversal de la pieza en cada capa. Algunas tecnologías de las que puede haber oído hablar en esta categoría incluyen fusión selectiva por láser (SLM), sinterización directa por láser de metales (DMLS) y fusión por haz de electrones (EBM).

Una ventaja de los métodos de fusión en lecho de polvo es que pueden lograr resoluciones muy altas, lo que es beneficioso para piezas pequeñas o más precisas. La desventaja es que estas máquinas (una vez que se tienen en cuenta las actualizaciones de las instalaciones y el equipo de posprocesamiento) cuestan más de $ 1 millón de dólares. Además, los usuarios deben tomar precauciones adicionales ya que manipulan directamente polvos metálicos peligrosos.

Deposición directa de energía (DED)

Los procesos DED implican depositar y fusionar la materia prima metálica de un cabezal de impresión para construir las capas de una pieza. Las máquinas DED incluyen la fabricación aditiva por haz de electrones (EBAM) y la deposición de material por láser (LMD).

Las máquinas DED son ideales para piezas muy grandes y, debido a que no utilizan polvos metálicos, no requieren las mismas precauciones que las tecnologías a base de polvo. En el lado negativo, estas impresoras tienden a tener una resolución más baja y son tan costosas como sus contrapartes de lecho de polvo.

Inyección de aglutinante

De manera similar a la fusión en lecho de polvo, estas impresoras distribuyen capas de polvo metálico, pero en lugar de sinterizar con un láser, dispensan un aglutinante en cada capa. Esto crea una pieza metálica débilmente adherida que luego se sinteriza en un horno para producir una pieza metálica final. La sinterización derrite el aglutinante y calienta uniformemente el polvo hasta justo por debajo de su punto de fusión, lo que permite que la pieza se fusione en la pieza metálica final.

La tecnología de chorro de aglutinante es ventajosa porque puede fabricar piezas precisas mucho más rápidamente que otros métodos. Se pueden imprimir docenas de piezas a la vez y luego sinterizarlas en un horno grande, lo que permite la impresión 3D a nivel de producción. Similar a los métodos de fusión en lecho de polvo, el chorro de aglutinante es muy costoso y tiene una alta barrera de entrada:los sistemas cuestan más de $ 1 millón y requieren pasos especiales para manipular el polvo metálico.

Extrusión de polvo enlazado

Esta nueva forma de metal AM, y el método empleado por Markforged Metal X, utiliza polvos metálicos unidos en un polímero ceroso para fabricar piezas. Esta mezcla de metal y plástico se funde e imprime a través de una boquilla, similar a la impresión 3D FFF. Posteriormente, para eliminar las partículas no metálicas y producir el componente metálico final, esta parte "verde" se lava en un solvente y se sinteriza en un horno especial, similar al chorro de aglutinante.

La extrusión de polvo encuadernado es significativamente menos costosa que las otras opciones y cuesta menos de $ 200,000. También es mucho más seguro y fácil de usar; el polvo ya no es peligroso cuando está unido al filamento. Una desventaja es que las piezas pueden tardar más en fabricarse debido al proceso de varios pasos.

La fabricación aditiva de metales se ha convertido en un conjunto diverso de procesos, lo que brinda beneficios que ningún otro método de fabricación puede brindar. A medida que el precio de los sistemas sigue bajando, es solo cuestión de tiempo antes de que las impresoras 3D de metal se conviertan en una herramienta de fabricación común. Para obtener más información sobre las empresas que ya están obteniendo los beneficios de la fabricación aditiva de metales, consulte nuestros estudios de casos.