La impresión 3D con metal puede producir resultados visual y físicamente impresionantes. El metal es ideal para crear piezas personalizadas resistentes al calor, a los productos químicos y a los impactos.
Para algunas industrias, el metal ofrece beneficios considerables. Aquí hay más información sobre cómo usar el metal en la impresión 3D y las mejores formas de liberar su potencial.
¿Por qué elegir la impresión 3D en metal?
Hay algunas ventajas considerables para la impresión 3D con metal, en comparación con las técnicas tradicionales de metal o la impresión 3D de plásticos. Éstos incluyen:
Mayor alcance de diseño. El metal es muy adecuado para imprimir diseños complejos. Esto lo convierte en una buena opción para aquellos que desean crear piezas especializadas y personalizadas para una máquina, por ejemplo.
Mejoramiento. Las piezas impresas con metal se pueden adaptar para mejorar su rendimiento. La impresión 3D puede producir piezas ligeras, por ejemplo, al reducir la proporción de relleno, así como a través de la libertad de diseño que brinda la tecnología.
Buen rango. Hay disponible una amplia variedad de metales, que ofrecen a las empresas diferentes propiedades físicas
Acabado estético. El metal no solo funciona bien, también se ve bien. Esta es una ventaja para ciertos casos de uso, como la fabricación de joyas.
Tecnologías de impresión de metales
Si desea disfrutar de los beneficios de la impresión 3D con metal, deberá utilizar la tecnología adecuada. Aquí hay un resumen de las tecnologías de impresión de metal más conocidas:
Sinterización directa de metal por láser (DMLS). DMLS utiliza un láser para derretir y fusionar el polvo de metal, formando un objeto impreso capa por capa en una placa de construcción. Utiliza aleaciones (en lugar de un solo tipo de metal), que se componen de metales con diferentes puntos de fusión. Los metales se fusionan a medida que aumenta la temperatura.
Deposición de metal ligado (BMD). BMD funciona mediante extrusión, de forma muy similar a la impresión FFF. Requiere metal atado en varillas de polímero o cera de sacrificio, en lugar de polvo. Esto luego se puede derretir y extruir a través de la boquilla de la impresora.
Fusión selectiva por láser (SLM). Al igual que DMLS, SLM también usa un láser e imprime el objeto en una placa de construcción. Sin embargo, solo requiere un solo metal, ya que imprime a una temperatura.
Fusión por haz de electrones (EBM). Como sugiere el nombre, esta impresora utiliza un haz de electrones para fundir el metal, en lugar de un láser. Se usa con menos frecuencia que SLM o DMLS.
Fabricación Aditiva Ultrasónica (UAM). UAM utiliza la deposición de metal a temperatura ambiente para crear objetos de metal impresos en 3D. Esta tecnología no es muy utilizada.
Casting de inversión. Aunque no es una técnica de impresión 3D, la fundición por inversión utiliza un molde en el que se vierte el metal fundido. La fundición de inversión permite un buen nivel de detalle, lo que la hace adecuada para piezas impresas más pequeñas.
Mecanizado CNC. Todas las tecnologías anteriores son costosas, y algunas tienen un precio demasiado alto para las pymes. Si bien no es una técnica de impresión 3D, el mecanizado CNC es más asequible, lo que permite a las empresas crear prototipos de metal, aunque tiene algunas limitaciones, una de las cuales es que no es tan efectivo para piezas que requieren complejidad geométrica.
Sylatech utiliza impresoras 3D Ultimaker para acelerar su rápido proceso de creación de prototipos para procesos de producción de metales
tipos de metales
Al imprimir en 3D con metal, es importante tener en cuenta sus propiedades y las ventajas y desventajas de cada tipo.
Aleaciones de aluminio
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Pros: Conduce bien la electricidad, tiene buenas propiedades mecánicas, baja densidad
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Desventajas: No es muy dificil
Superaleaciones de cromo-cobalto
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Pros: resistente al desgaste, resistente a la corrosión, resistente a altas temperaturas, duro
Inconel (aleaciones de níquel)
Metales preciosos (plata, oro, etc.)
Acero inoxidable
Aleaciones de titanio
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Pros: buena relación resistencia-peso, resistente a la corrosión, no se expande mucho cuando se expone al calor
La impresión 3D con metal también puede tomar la forma de relleno de metal. Esto significa que el polvo de metal se vierte en otro material, lo que lo hace más pesado. También le da al objeto impreso un acabado metálico.
Aplicaciones comunes del metal
Las siguientes son algunas formas en que varias industrias utilizan la impresión 3D en metal:
Aeroespacial y aviación. El metal es un material valioso en la industria aeroespacial y de aviación. Se puede usar para imprimir componentes estructurales en 3D (a menudo con una aleación de titanio). Las boquillas de combustible se pueden crear fácilmente para aviones específicos, y los motores a reacción se pueden construir potencialmente a partir de piezas impresas en 3D.
Ingenieria. Las piezas impresas en metal son útiles para una variedad de aplicaciones de ingeniería. También se pueden usar para reemplazar o reparar piezas existentes, lo que elimina la necesidad de esperar a que un proveedor externo envíe un reemplazo.
Médico. Las aplicaciones médicas para la impresión 3D con metal incluyen prótesis, caderas y rodillas de reemplazo, audífonos y plantillas para zapatos. Los dentistas también están utilizando la impresión 3D de metal con fines de fabricación.
Diseñadores. Los joyeros y otros diseñadores utilizan el metal para crear bienes de consumo de uso final, o para las características de los zapatos o la ropa (por ejemplo, hebillas y cierres).
Requisitos de hardware
Al imprimir en 3D con metal, se deben cumplir ciertos criterios de hardware. Estos son:
Tener una placa de construcción / cama adecuada. La temperatura debe estar entre 45°C y 60°C. No hay necesidad de un recinto.
La superficie adecuada. La superficie de construcción puede requerir cinta de pintor, PEI y una barra de pegamento.
Extrusora adecuada. Se requiere una boquilla de acero endurecido especializada y la temperatura debe estar entre 190 °C y 220 °C.
Ventilador. Un ventilador de refrigeración es una necesidad.
Eligiendo tu filamento
Al imprimir en 3D con metal, es importante elegir el material adecuado para el trabajo. Los metales detallados anteriormente son adecuados para una variedad de aplicaciones diferentes. Alternativamente, hay algunos casos en los que se podría utilizar un material alternativo. Por ejemplo:
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BASF Ultrafusible 316L. Disponible en Ultimaker Marketplace, BASF Ultrafuse 316L es un compuesto de metal y polímero. Es compatible con las impresoras 3D de escritorio de Ultimaker y es adecuado para fabricar herramientas, accesorios, plantillas, piezas de lotes pequeños y componentes funcionales.
Una pieza impresa en BASF Ultrafuse 316L
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DSM Arnitel ID 2060 HT y Clariant PA6/66GF 20 FR. Ambos filamentos son termoplásticos y capaces de soportar temperaturas muy altas, como un metal. También ofrecen buena resistencia al desgaste.
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Arkema FluorX y DuPont Zytel 3D12G30FL BK309. Estos materiales son excelentes sustitutos del acero inoxidable, ya que ofrecen un alto nivel de resistencia a la corrosión. Los productos químicos como los disolventes, los líquidos para automóviles y los agentes de limpieza no provocan ningún deterioro.
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Igus Iglidur 180PF. Este filamento es autolubricante, lo que lo hace muy resistente al desgaste. Es adecuado para crear piezas que tradicionalmente son de metal, como cojinetes, ruedas dentadas, anillos de pistón y engranajes.
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XSTRAND GF30-PA6. Este filamento contiene un 30% de fibra de vidrio, lo que le confiere una buena resistencia química, alta resistencia a la tracción y una buena temperatura de funcionamiento. Es muy adecuado para la impresión de plantillas y accesorios.
Una pieza impresa con XSTRAND® GF30-PA6
Cómo imprimir con filamentos metálicos
Si está utilizando tecnología SLM o DMLS, así es como funciona la impresión 3D con metal.
Incorporando gas. Antes de que se realice cualquier impresión, la cámara de construcción debe llenarse con un gas inerte. Esto reduce la oxidación y permite que la cámara alcance una temperatura óptima para la impresión.
Polvo metálico y escaneo. Se aplica polvo de metal a la placa de construcción, luego el láser escanea la sección transversal del componente. Esto fusiona las partículas de metal juntas, creando así la siguiente capa.
Capas posteriores. Cuando se completa la primera capa, se aplica otra capa de polvo metálico y se repite el proceso.
Las estructuras de soporte se utilizan para mantener las piezas unidas a la placa de construcción; estos ayudan a reducir la deformación, que puede ocurrir a altas temperaturas. Después de que el objeto impreso se enfríe, el exceso de polvo debe eliminarse manualmente y el objeto debe tratarse.
Con la tecnología BMD, el metal se funde dentro de una extrusora especial y se deposita en la placa de construcción debajo, capa por capa. Al igual que con la impresión SLM y DMLS, el artículo deberá tratarse y limpiarse después de la impresión.
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