Comprensión de la impresión 3D en metal:medios en polvo, eventos de alta energía

Medios de metal en polvo

Los medios de impresión 3D de metal suelen contener polvo metálico, ya sea en bruto o como base. Si bien algunas tecnologías utilizan una materia prima de alambre metálico, estas son la excepción y no la norma.

Por qué impresoras 3D de metal ¿Usas generalmente polvo? La fabricación aditiva implica la deposición de material de manera precisa. Los filamentos de plástico se pueden calentar y extruir fácilmente a través de una boquilla, a diferencia del filamento de impresora 3D de metal.

Sin embargo, la mayoría de los metales tienen altas temperaturas de fusión, lo que hace inviable la extrusión. Como pocos materiales pueden sobrevivir al contacto prolongado con el metal fundido, el equipo sería casi imposible de fabricar.

Si bien las impresoras de metal alimentadas con alambre dependen de la soldadura por arco eléctrico para formar piezas funcionales, el proceso de soldadura puede producir superficies crudas que solo se pueden utilizar después del mecanizado. Los gradientes térmicos generados durante el proceso de soldadura también pueden introducir altos niveles de tensión interna, lo que da como resultado una deformación significativa.

Los procesos basados ​​en polvo metálico, por otro lado, protegen los valiosos componentes de la impresora 3D de la exposición al metal fundido. Esto puede funcionar de dos maneras:haciendo que la impresora 3D aplique energía extremadamente localizada con un láser, o haciendo que la impresora 3D utilice un proceso de baja energía, con una sinterización de alta energía realizada en hornos posteriormente.

Sinterización transforma una pieza ligeramente encuadernada en una pieza totalmente metálica. Para hacer esto, la temperatura se aumenta lentamente para quemar las trazas de material aglutinante restante. A medida que la temperatura se acerca al punto de fusión del material, las partículas de metal se fusionan para crear una pieza de metal fuerte.

Polvos sueltos frente a polvos adheridos. Si bien el uso de polvo suelto es común en el metal de las impresoras 3D industriales, estos polvos conllevan importantes problemas de seguridad y manipulación. Debido a su alta inflamabilidad y riesgo respiratorio, el polvo suelto solo debe manipularse en ambientes controlados con equipo de protección personal (EPP).

El polvo enlazado, una tecnología utilizada en FFF de metal, es más seguro y menos inflamable que el polvo suelto. A diferencia del polvo suelto, no requiere PPE especializado ni salas dedicadas para su despliegue. Sin embargo, las soluciones de polvo aglutinado requieren pasos adicionales para eliminar el material aglutinante y sinterizar el medio de impresión de metal en partes completamente metálicas.

Eventos de alta energía

En la fabricación aditiva de metales, las impresoras 3D alteran la fase química de los medios de impresión en algún momento durante el proceso. A diferencia de los plásticos que tienen temperaturas de fusión relativamente bajas entre 200 ° C y 400 ° C, los metales tienen puntos de fusión en el rango de 1100 a 1400 ° C.

Con puntos de fusión tan altos, cualquier tecnología de impresión 3D de metal debe incluir un proceso de alta energía en algún momento durante el proceso de impresión. Existe un proceso de alta energía en todos los procesos de impresión 3D de metales. Sin embargo, las técnicas individuales pueden variar según el momento y la forma en que se apliquen:

Durante la impresión, como medio para formar la pieza. Algunos procesos de impresión construyen piezas fusionándolas de forma metálica, normalmente con láser. Este tipo de proceso de alta energía es preciso y aislado:solo llega a la sección específica de una pieza a imprimir.

Como resultado de este tipo de proceso aislado de alta energía, muchas piezas se imprimirán con tensiones internas que deben curarse térmicamente posteriormente.

Después de la impresión, como medio para fusionar de forma metálica una pieza ya formada . Para estos procesos, la pieza se forma utilizando un proceso de baja energía, luego se fusiona metálicamente después de la impresión utilizando un horno de sinterización de alta energía. Este proceso funciona tanto para máquinas de polvos sueltos como de polvos encuadernados. Si bien las piezas fabricadas mediante este proceso no suelen tener tensiones internas, sí requieren un paso de sinterización adicional en el proceso de impresión de metales en 3D.

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