Pasta metálica para impresión 3D [Fuente: Mantle]
Mantle explicó con cierto detalle por qué la empresa eligió la pasta como material de impresión 3D, y hay mucho que aprender.
El cofundador y director científico de la empresa, Steve Connor, publicó una larga publicación en la que se detallan las razones técnicas por las que la empresa utiliza pasta como material en sus impresoras 3D de metal en lugar de filamentos, polvo o líquidos, como se utiliza en cualquier otra impresora 3D de metal. fabricante.
Si no está familiarizado con Mantle, no se sorprenda. Son una nueva empresa en el espacio de impresión 3D que recientemente salió del modo sigiloso. Eso, y el hecho de que no ha habido muchas (o ninguna) ferias comerciales para que exhiban sus productos.
Su mercado objetivo son las herramientas industriales de metal y todo su sistema está diseñado en torno a ese mercado.
Antes echamos un vistazo al proceso de impresión 3D de metal de la empresa, así como al posicionamiento de mercado de Mantle.
En resumen, Mantle utiliza una extrusora de pasta para depositar con precisión una capa rica en metal. Esto se calienta para eliminar el aglutinante y sinterizar las partículas de metal, seguido de una acción de fresado CNC para alisar la superficie. Esto se repite capa por capa hasta que se construye el objeto.
Decisión de la pasta del manto
Ventajas del material de pasta sobre otros materiales de impresión 3D [Fuente: Mantle]
Connor explica que, a diferencia de la mayoría de los fabricantes de impresoras 3D, no comenzaron con la tecnología y luego buscaron un mercado. En su lugar, primero eligieron el mercado. Pero luego estaba la cuestión de la tecnología.
La impresión 3D en metal es ahora una capacidad generalizada, con múltiples proveedores que ofrecen productos. La mayoría de las opciones utilizan el proceso PBF, en el que el polvo se derrite selectivamente mediante una fuente de energía en movimiento, capa por capa. Otros enfoques implican líquidos con nanopartículas metálicas y filamentos metálicos de alta proporción.
Si bien estos procesos funcionan y son utilizados con éxito por muchas empresas, existen una serie de desafíos con cada uno. Algunos procesos producen piezas de baja resolución, otros tienen poca resistencia y algunos involucran regímenes de seguridad complejos para evitar desastres durante las operaciones. La mayoría son bastante caros, también.
Mantle evaluó todos estos procesos y más, pero finalmente se decidió por la pasta como tipo de material. Eso es único en la impresión 3D de metal, que yo sepa.
Connor explicó los muchos desafíos con el uso de «polvos de metal desnudo», que hemos explicado con frecuencia en esta publicación. PBF funciona, pero Dios mío, es difícil de hacer. Y puede ser increíblemente caro. Mantle descontó el polvo casi de inmediato, porque su mercado objetivo, a diferencia de la industria aeroespacial, probablemente no podría pagar el costo de ese proceso.
También tuvieron problemas con los enfoques de líquidos, porque si bien el líquido fluye fácilmente a través de una boquilla de deposición, es difícil de controlar después de la deposición. Esto los llevó a considerar un enfoque de pasta.
Connor explica los beneficios del material en pasta:
“Después de probar muchos materiales diferentes, sentimos que una pasta metálica fluida satisfaría mejor nuestras necesidades principales por varias razones. En primer lugar, mediante el uso de una pasta multicomponente cuya viscosidad se puede ajustar a diferentes temperaturas, podemos imprimir con mucha precisión y llenar los huecos después de la extrusión mientras evitamos que las secciones gruesas se desplomen o fluyan fuera de posición. Esto también nos permite lograr una alta densidad de impresión, lo que significa que logramos piezas con excelente acabado superficial y altas propiedades mecánicas. En segundo lugar, las pastas simplifican los problemas de manipulación y almacenamiento con otras materias primas y brindan una vida útil prolongada. En tercer lugar, la pasta tiene una baja tasa de contracción del 8 al 10 % durante la sinterización, lo que nos ayuda a cumplir con los requisitos de precisión de los fabricantes de herramientas. En cuarto lugar, pegar también nos permite usar un diseño de máquina mucho más simple con nuestra impresora: solo necesitamos una boquilla en lugar de cientos o miles, lo que reduce los costos y simplifica el mantenimiento”.
La baja tasa de contracción responde a una de mis preguntas anteriores:
“Otros sistemas suelen tener piezas que se encogen hasta en un 20 % durante el desaglomerado y la sinterización, por lo que Mantle debe tener algún software interesante para predecir y dar cuenta de este cambio para una geometría dada. Si no lo hicieran, no podrían lograr esa precisión de manera confiable”.
Parece que han resuelto, o al menos minimizado, ese problema al disminuir significativamente la tasa de contracción.
Me pregunto si otros considerarán el uso de material de pasta después de escuchar sus muchas ventajas. Los sistemas PBF bastante costosos podrían convertirse en un objetivo atractivo para alternativas de menor costo que utilizan procesos de materiales más económicos.
vía manto
