Impresion 3D

CONOCE LA TECNOLOGÍA DE IMPRESIÓN 3D EN METAL.

Una placa de medallas médicas impresas en 3D para jaulas espinales (Fuente: Trumpf Group).
Una placa de medallas médicas impresas en 3D para jaulas espinales (Fuente: Trumpf Group).

Hay tantas formas diferentes de imprimir metal en 3D como metales para imprimir. Las diferentes tecnologías producen piezas ligeramente diferentes, pero afectan al coste total, la velocidad y la eficiencia, por lo que es bueno conocer las opciones. Aquí repasaremos las opciones, pero enlazamos con una cobertura y explicaciones más completas en All3DP.

Tecnologías de impresión 3D sobre metal más comunes.

  • Deposición de filamento fundido (FDM): La FDM, que utiliza filamento extruido a través de una boquilla, es el caballo de batalla de la impresión 3D de plástico, pero se convierte en una tecnología de impresión de metal cuando se utiliza filamento de plástico infundido con polvo de metal o filamentos totalmente metálicos. La parte de plástico del filamento se elimina en el post-procesamiento para revelar una pieza que es hasta un 97% de metal, aunque pueden tener una porosidad relativamente alta. Los filamentos metálicos también son abrasivos para los extrusores de las máquinas FDM, por lo que se necesitan extrusores reforzados o de acero endurecido. A pesar de algunos inconvenientes, el FDM metálico es, con diferencia, la forma menos costosa de producir piezas metálicas porque el filamento metálico puede utilizarse en una amplia gama de impresoras 3D de sobremesa diseñadas originalmente para plásticos, como la Ultimaker S5, la MakerBot Method y la Raise3D. Las piezas impresas pueden perder hasta un tercio de su volumen en el procesamiento posterior, por lo que hay que tenerlo en cuenta antes de la impresión.

 

El proceso de impresión de piezas metálicas mediante FDM y binder jetting requiere varios pasos. El paso 3, el lavado, también se conoce como desbobinado. (Fuente: Markforged).

 

  • Fusión de cama de polvo con rayo láser: Los láseres crean piezas metálicas a partir de polvo metálico de dos maneras: por sinterización o por fusión. La tecnología de impresión de metales por fusión en lecho de polvo más popular es la fusión selectiva por láser (SLM), que fusiona las capas de metal en piezas con láseres de alta potencia que funden completamente cada capa de polvo metálico. La SLM puede utilizarse con un espectro más amplio de materiales  (aluminio, titanio, hierro, níquel, cobalto, aleaciones con base de cobre y sus compuestos) que el que se puede utilizar con los métodos de sinterización. El sinterizado directo de metales (DMLS) implica un láser que sinteriza lenta y constantemente capa a capa el polvo metálico, lo que significa que las partículas del interior del metal se funden entre sí, aunque el metal no se calienta lo suficiente como para fundirse por completo. La principal ventaja del DMLS es que produce objetos sin las tensiones residuales y los defectos internos que pueden afectar a los componentes metálicos fabricados tradicionalmente. Las piezas salen de estos dos procesos listas para ser utilizadas sin necesidad de ningún otro procesamiento. Sin embargo, el acabado de la superficie de las piezas sinterizadas es áspero y, en función de sus necesidades, puede requerir algún tratamiento posterior.

 

Visión general de los métodos de fusión de lechos de polvo metálico (Fuente: 3DEO).

 

  • Fusión de cama de polvo con haz de electrones (EBM): La EBM es otra tecnología de fusión de lecho de polvo que utiliza un haz de electrones en lugar de láser para fundir y fusionar completamente los materiales metálicos. Es menos precisa que la SLM, pero puede producir piezas más grandes con mayor rapidez. El proceso de EBM tiene lugar en el vacío y a altas temperaturas, lo que da lugar a componentes liberados de tensiones con propiedades de material mejores que las de la fundición y comparables a las del material forjado.

 

  • Chorreado de aglutinantes metálicos: La impresión por chorro de aglutinante ha despegado en los últimos años y está a punto de superar a la SLM como estándar de la industria porque es flexible y barata. Una impresora de chorro aglutinante distribuye una capa de polvo metálico y luego utiliza un cabezal de chorro para depositar un polímero aglutinante para crear la geometría. Aunque la pieza se produce más rápidamente y en lotes más grandes que cualquiera de los otros procesos de lecho de polvo, la impresión es sólo el primer paso. El postprocesamiento, como la eliminación del polvo, el desprendimiento, la sinterización, la infiltración, el recocido y el acabado de la pieza, suele llevar más tiempo que la impresión de la pieza inicial.
Producción de piezas metálicas en una impresora ExOne con tecnología de chorro de aglutinante metálico (Fuente: ExOne).
  • Deposición de energía directa (DED) de polvo y alambre: Las tecnologías de deposición de energía dirigida (DED) fusionan materiales fundiéndolos mientras se depositan. Es un proceso de fabricación complejo que suele utilizarse para la reparación y el mantenimiento. Hay varios procesos que se incluyen en esta categoría, como la fabricación por luz dirigida (DLF), la deposición directa de metal (DMD) y el más popular, la conformación de redes por ingeniería láser (LENS).
El DED puede reparar piezas dañadas que los métodos tradicionales no pueden arreglar (Fuente: Henry Royce Intitute).

Esta no es una lista exhaustiva de métodos, pero algunos, como la pulverización en frío, la impresión por arco de alambre, la deposición de energía láser con alimentación de polvo y la litografía de metales son más especializados. Muchas de las impresoras de nuestra lista utilizan una versión de los métodos anteriores y muchas son propias.

Entremos en materia y echemos un vistazo a los fabricantes de impresoras que están a la cabeza de la actual revolución en la fabricación de metales.

Artículo original disponible en: ALL3DP

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