Los 4 Mejores Materiales Metálicos para Impresión 3D de Alto Rendimiento

1. Acero Inoxidable

El acero inoxidable es ampliamente conocido por su capacidad para resistir la corrosión, alta resistencia y excelente apariencia estética. Las piezas impresas con acero inoxidable pueden tener la misma o incluso mayor resistencia que las piezas creadas con métodos de fabricación tradicionales. La resistencia, dureza y otras propiedades del acero inoxidable impreso en 3D dependen principalmente de la tecnología específica utilizada para imprimir la pieza.

Las piezas de acero inoxidable impresas han encontrado aplicación en muchas industrias, incluyendo aeroespacial, automotriz, hardware militar y médica. Comparado con otros materiales metálicos para impresión 3D, las piezas de acero inoxidable pueden fabricarse con las superficies más lisas debido a la adición de cromo.

El polvo de acero inoxidable utilizado para impresión 3D viene en una variedad de grados y aleaciones, incluyendo 316L, 304L, 630, 410, 420, 254, 17-4 PH, 15-5PH, PH1 y GP1. De estos, el 316L es el grado más utilizado en impresión 3D metálica. Tiene una composición de 66-70% de hierro mejorado con 16-18% de cromo, 11-14% de níquel, 2-3% de molibdeno y menos de 0.03% de carbono. Este material de impresión 3D es conocido por su ductilidad y buena resistencia a la corrosión.

2. Aceros para Herramientas

Los aceros para herramientas son una familia de aleaciones a base de hierro que contienen niveles relativamente altos de carbono, que forman carburos con otros elementos de aleación, incluyendo tungsteno, cromo, vanadio y molibdeno. Los aceros para herramientas ofrecen una excelente combinación de resistencia a alta temperatura, dureza y resistencia al desgaste. Estos aceros se aplican comúnmente en la producción de moldes, troqueles y herramientas de corte en múltiples industrias. Las herramientas se usan para fabricar geometrías que se utilizan en otros procesos de fabricación de productos, incluyendo extrusión, corte, fundición, moldeo por inyección, estampado y ensamblaje de componentes. Las siguientes opciones de acero para herramientas están disponibles para impresión 3D metálica: D2, M2, H13, H11, MS1 y 1.2709.

3. Titanio

El titanio es el metal más utilizado en la industria de fabricación aditiva. Se emplea ampliamente en las industrias médica, aeroespacial, automotriz y electrónica, entre otras. El titanio y sus aleaciones tienen alta resistencia mecánica. También ofrecen mejor resistencia a la corrosión que el acero inoxidable.

Las siguientes opciones de material de titanio están disponibles para impresión 3D metálica: Ti-6Al-4V, Beta 21S, Cp-Ti (titanio comercialmente puro) y TA15.

¿Qué es la Impresión 3D Metálica?

La impresión 3D metálica es un método para crear piezas o productos metálicos que adapta los principios y métodos generales de la fabricación aditiva y los aplica a metales en polvo. La impresión 3D siempre implica construir una pieza usando polvo o hilo de filamento, capa por capa, bajo control computarizado.

Existen varias formas de unir las capas sucesivas de polvo metálico para formar la forma final. Pueden fundirse con un láser o haz de electrones, rociarse con un aglutinante (binder jetting), o imprimirse directamente como gotas fundidas calentadas a partir de filamentos metálicos usando Deposición de Energía Directa (DED) o impresoras de Modelado por Deposición Fundida (FDM).

¿Qué Metales se Pueden Imprimir en 3D?

La impresión 3D metálica puede realizarse usando una amplia gama de polvos metálicos. Estos incluyen, pero no se limitan a, acero, aluminio, acero inoxidable, cobre, cobalto, tungsteno, titanio y aleaciones a base de níquel. Metales preciosos como platino, oro, paladio y plata también pueden usarse en impresión 3D.

¿Cómo Funciona la Impresión 3D Metálica?

Los principios de funcionamiento de un método de impresión 3D metálica dependen del material utilizado, ya sea polvo, filamento o alambre. De estas tres opciones, la impresión con polvo es el método más común.

Con la impresión 3D de metal en polvo, el polvo metálico para la primera capa se extiende mediante el recubridor de polvo, o recubridor, sobre el suelo de la plataforma de construcción. Un láser de alta potencia o haz de electrones se usa luego para unir selectivamente el material mientras escanea el polvo. Esto crea una capa sólida del objeto. La plataforma se desplaza hacia abajo 50-200 micras mientras se distribuye otra capa uniforme de polvo metálico sobre la capa anterior y el proceso se repite.

Los alambres metálicos, por otro lado, son la forma de materia prima más asequible para la impresión 3D metálica. El alambre se funde con un arco de plasma, láser o haz de electrones. La Deposición de Energía Directa (DED) es un ejemplo de un método de impresión 3D que usa alambres metálicos para producir piezas. Se usa principalmente para reparaciones o para agregar características a piezas metálicas existentes.

Los filamentos metálicos son simplemente alambres de plástico delgados impregnados con partículas metálicas. Esta opción de materia prima tiene sentido al usar impresoras de Modelado por Deposición Fundida (FDM). El FDM funciona extruyendo el filamento calentado a través de una boquilla sobre la plataforma de construcción para crear una pieza. Después de la impresión, la pieza se coloca en una estación de desaglutinante para derretir el plástico usando un solvente y luego se envía a un horno de sinterizado para fusionar las partículas metálicas en una pieza metálica sólida.

Cómo Seleccionar los Mejores Materiales para Impresión 3D Metálica

Para seleccionar los mejores materiales de impresión 3D metálica para su proyecto, siga los pasos a continuación:

1. Defina los requisitos de rendimiento de la pieza a producir. Los requisitos pueden incluir tanto las condiciones ambientales a las que estará expuesta la pieza como los esfuerzos mecánicos esperados en el estado operativo.
2. Compare los requisitos de rendimiento con las especificaciones del material. Esto significa verificar las propiedades del material para asegurar que satisfarán los requisitos de uso final y condiciones operativas. Por ejemplo, ¿necesita un material con buena resistencia mecánica o buena resistencia a la corrosión?
3. Elija el material que mejor se adapte a los requisitos de rendimiento y pieza esperados para que proporcione una operación confiable y buena vida útil.

Resumen

El artículo revisó los cuatro (4) mejores materiales para usar en la impresión 3D metálica de piezas y productos. Para obtener más información sobre materiales de impresión 3D metálica y si es aplicable a su proyecto, contacte a un representante de Xometry.

Xometry ofrece una amplia gama de capacidades de fabricación, incluyendo impresión 3D y otros servicios de valor añadido para todas sus necesidades de prototipado y producción. Visite nuestro sitio web para obtener más información o solicitar una cotización gratuita y sin compromiso.

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Dean McClements
Dean McClements es graduado con honores en Ingeniería Mecánica (B.Eng) con más de dos décadas de experiencia en la industria manufacturera. Su trayectoria profesional incluye roles significativos en empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace y Hyster-Yale, donde desarrolló una profunda comprensión de los procesos de ingeniería e innovaciones.

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