Los 4 mejores materiales metálicos para la impresión 3D de alto rendimiento

1. Acero inoxidable

El acero inoxidable es ampliamente conocido por su capacidad para resistir la corrosión, su alta resistencia y su 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 impresas en acero inoxidable han encontrado aplicación en muchas industrias, incluidas la aeroespacial, la automotriz, la de hardware militar y la médica. En comparación con otros materiales metálicos de impresión 3D, las piezas de acero inoxidable se pueden fabricar con las superficies más lisas gracias a la adición de cromo.

El polvo de acero inoxidable utilizado para la impresión 3D viene en una variedad de grados y aleaciones, incluidos 316L, 304L, 630, 410, 420, 254, 17-4 PH, 15-5PH, PH1 y GP1. De estos, el 316L es el grado más utilizado en la impresión 3D de metal. 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, incluidos tungsteno, cromo, vanadio y molibdeno. Los aceros para herramientas ofrecen una excelente combinación de resistencia a altas temperaturas, dureza y resistencia al desgaste. Estos aceros se aplican comúnmente en la producción de moldes, sellos y herramientas de corte en múltiples industrias. Las herramientas se utilizan para fabricar geometrías que se utilizan en otros procesos de fabricación de productos, incluidos extrusión, corte, fundición, moldeo por inyección, estampado y ensamblaje de componentes. Las siguientes opciones de acero para herramientas están disponibles para la impresión 3D de metal: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 una alta resistencia mecánica. También ofrecen una mejor resistencia a la corrosión que el acero inoxidable.

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

¿Qué es la impresión 3D en metal?

La impresión 3D en metal es un método de creación de piezas o productos metálicos que adapta los principios y métodos generales de los métodos de fabricación aditiva y los aplica a metales en polvo. La impresión 3D siempre implica construir una pieza utilizando polvo o alambre de filamento, capa por capa, bajo control por computadora.

Hay varias formas de unir las sucesivas capas de polvo metálico para formar la forma final. Pueden fundirse mediante un láser o un haz de electrones, rociarse con un agente aglutinante (chorro de aglutinante) o imprimirse directamente como gotas fundidas calentadas a partir de filamentos metálicos mediante impresoras de deposición directa de energía (DED) o de modelado por deposición fundida (FDM).

¿Qué metales se pueden imprimir en 3D?

La impresión 3D en metal se puede realizar utilizando una amplia gama de polvos metálicos. Estos incluyen, entre otros, acero, aluminio, acero inoxidable, cobre, cobalto, tungsteno, titanio y aleaciones a base de níquel. Los metales preciosos como el platino, el oro, el paladio y la plata también se pueden utilizar en la impresión 3D.  

¿Cómo funciona la impresión 3D en metal? 

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

Con la impresión 3D de metal en polvo, el recubridor de polvo o recubridor esparce el polvo metálico de la primera capa sobre el piso de la plataforma de construcción. Luego se utiliza un láser de alta potencia o un haz de electrones para unir selectivamente el material mientras escanea el polvo. Esto crea una capa sólida del objeto. Luego, la plataforma se desplaza hacia abajo entre 50 y 200 micras mientras se distribuye otra capa uniforme de polvo metálico sobre la capa anterior y se repite el proceso. 

Los alambres metálicos, por otro lado, son la materia prima más asequible para la impresión 3D de metal. El cable se funde con un arco de plasma, un láser o un haz de electrones. La deposición directa de energía (DED) es un ejemplo de un método de impresión 3D que utiliza cables metálicos para producir piezas. Se utiliza principalmente para reparaciones o para agregar características a piezas metálicas existentes.

Los filamentos metálicos son simplemente finos alambres de plástico impregnados de partículas metálicas. Esta elección de materia prima tiene sentido cuando se utilizan impresoras de modelado por deposición fundida (FDM). 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 desvinculación para derretir el plástico usando un solvente y luego se envía a un horno de sinterización para fusionar las partículas de metal en una pieza de metal sólida. 

Cómo seleccionar los mejores materiales para la impresión 3D en metal 

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

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

Resumen

El artículo revisó los cuatro (4) mejores materiales para utilizar en la impresión 3D de piezas y productos en metal. Para obtener más información sobre los materiales de impresión 3D de metal y si son aplicables a su proyecto, comuníquese con un representante de Xometry.

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1. Inconel® es una marca registrada de la división Huntington Alloys de Special Metals Corp., Huntington, WV.

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Dean McClements

Dean McClements es un Licenciado en Ingeniería Mecánica con honores y cuenta con más de dos décadas de experiencia en la industria manufacturera. Su trayectoria profesional incluye puestos importantes en empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace y Hyster-Yale, donde desarrolló un profundo conocimiento de los procesos de ingeniería y las innovaciones.

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