Top 5 Polvos Metálicos para Impresión 3D Avanzada

Este artículo presenta 5 polvos metálicos para impresión 3D metálica: aleaciones de aluminio, aleaciones de magnesio, acero inoxidable, superaleaciones (aleaciones de alta temperatura) y aleaciones de titanio.

¿Qué es la Tecnología de Impresión 3D?

La impresión 3D es tecnología de prototipado rápido que usa materias primas para apilar capa a capa y completar fabricación de modelos sólidos tridimensionales. Basada en archivos de modelo digital, usa materiales aglutinables (plástico o polvo metálico) para construir objetos 3D por impresión capa a capa.

Aplicaciones de la Tecnología de Impresión 3D

Generalmente usa impresoras de materiales digitales. Para hacer modelos en fabricación de moldes, diseño industrial, etc. Con desarrollo y madurez, se usó gradualmente en fabricación directa de productos/componentes. Ya desempeña papel en calzado, diseño industrial, joyería, médica, automoción, aeroespacial, educación, arquitectura, ingeniería civil, etc.

Sobre la Impresión 3D Metálica

En años recientes, la impresión 3D metálica se considera principal dirección futura de industria manufacturera, con velocidad de desarrollo superando a la no metálica. Como base material, los polvos metálicos son punto de ruptura importante. En investigación de tipos, actualmente cinco materiales: aleación de titanio, aluminio, magnesio, superaleación y acero inoxidable.

1. Aleación de Titanio

Ventajas: alta resistencia, alta resistencia térmica, buena resistencia a corrosión, buen comportamiento a baja temperatura, alta actividad química. Usada en equipamiento deportivo, industria química, nuclear, equipos médicos, aeroespacial, etc. Muchos países reconocen importancia de aleaciones de titanio.

Nuevo material estructural importante en aeroespacial. Principalmente para componentes de compresor de motores de avión, seguidos por cohetes, misiles, piezas estructurales de aviones de alta velocidad.

Piezas de aleación de titanio por forjado y fundición tradicionales usadas ampliamente en alta tecnología.

En corte: coeficiente de deformación pequeño, temperatura alta, herramienta se desgasta fácil, fuerza de corte por unidad de área grande. Sumado a mala resistencia al desgaste y procesabilidad, mecanizado es muy difícil, proceso complicado. Aleaciones de titanio absorben fácilmente impurezas (H, O, N, C) en trabajo en caliente.

Por tanto, métodos tradicionales (forjado/fundición) tienen coste alto, baja utilización de material, procesado difícil, proceso complicado. Estas dificultades han obstaculizado aplicación generalizada.

Con desarrollo social, la tecnología de impresión 3D metálica resuelve estos problemas, convirtiéndose en nueva tecnología para fabricar directamente piezas de aleación de titanio.

2. Aleación de Aluminio

Excelentes propiedades físico-químicas y mecánicas: alta resistencia específica, ligereza, buena fluidez, fuerte capacidad de llenado de molde, buena resistencia a corrosión, bajo punto de fusión, buenas propiedades de fundición y trabajabilidad plástica. Usada en aeroespacial, naval, química, envases metálicos, construcción, electromecánica, artículos domésticos.

Sin embargo, en fusión selectiva por láser, características propias dificultan fabricación. Actualmente persisten problemas: oxidación, tensiones residuales, defectos de poros, densidad.

3. Aleación de Magnesio

Características: baja densidad, buena disipación de calor, alta resistencia, gran módulo elástico, buena amortiguación, mayor capacidad de carga de impacto que aleaciones de aluminio, buena resistencia a corrosión por orgánicos y álcalis. Principalmente aviación, aeroespacial, transporte, química, cohetes. Además, en muchas aplicaciones, potencial para reemplazar acero y aleaciones de aluminio.

En fusión selectiva por láser, la formación de aleaciones de magnesio tiene mayor dureza y resistencia que la fundición.

4. Acero Inoxidable

Por buena resistencia a corrosión, mantiene excelentes propiedades físico-mecánicas a altas temperaturas. Polvo con buena formabilidad, proceso de preparación simple, bajo coste. Por tanto, ampliamente usado en impresión 3D.

Actualmente, investigación en fusión selectiva por láser de acero inoxidable se centra en aumentar resistencia y reducir porosidad.

5. Superaleaciones (Aleaciones de Alta Temperatura)

Clase de materiales basados en Fe, Ni, Co que trabajan largo tiempo above 600 °C bajo cierto esfuerzo. Excelente resistencia a alta temperatura, buena resistencia a oxidación y corrosión en caliente, buenas propiedades de fatiga, tenacidad a fractura, etc. Principalmente aeroespacial, energía.

La integridad superficial mecanizada juega papel muy importante en su rendimiento. Pero son materiales típicamente difíciles de mecanizar: baja calidad superficial, rotura severa de herramienta. Debido a alta dureza de refuerzo micro, endurecimiento por trabajo severo, alta resistencia al cizallamiento, baja conductividad térmica, altas fuerzas y temperaturas de corte.

Con desarrollo social, impresión 3D se ha convertido en nuevo método para resolver cuellos de botella en conformado de superaleaciones.

Conclusión

La tecnología de impresión 3D con polvo metálico ha logrado resultados, pero limitaciones de materiales afectan su desarrollo. Aunque muchos materiales metálicos son aptos para uso industrial hoy, solo polvos metálicos especializados cumplen requisitos de producción.

Sobre desarrollo de materiales metálicos para impresión 3D: fortalecer investigación relación estructura-propiedades en base a materiales existentes, optimizar parámetros según propiedades, aumentar velocidad de impresión y reducir porosidad y contenido de oxígeno, mejorar calidad superficial. Simultáneamente, desarrollar nuevos materiales aptos para impresión 3D.