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Hoy vamos a hablar acerca de la impresión 3D de metal. Posiblemente muchos de ustedes ya hayan escuchado del tema, pero quizá para otros es algo nuevo, así que iniciemos.

Tecnologías

Empecemos hablando acerca del metal. Es importante que tengamos en cuenta que hoy en día la impresión 3D de metal se utiliza en la industria aeronáutica, automotriz y en la  biomedicina. Algunos de los procesos usados son el Laser Powder Bed Fusion o fusión láser de lecho de polvo y el Electron Beam Melting o fusión por haz de electrones. Más adelante hablaremos de estos métodos. 

Materiales

Actualmente encontramos diferentes tipos de metales para este tipo de tecnologías de impresión 3D, como lo son el aluminio, las aleaciones de aluminio, el galio, el acero, el acero inoxidable, el titanio, las aleaciones de titanio, el cromo cobalto, las aleaciones a base de níquel, los metales preciosos, entre otros. Cada uno de estos materiales cuenta con diferentes características y sus usos tienden a variar según su fin y el proceso que se va a utilizar. 

Como les mencioné anteriormente, para este tipo de impresión encontramos varios métodos y el día de hoy les voy a hablar específicamente de dos. Primero vamos a hablar acerca de la fusión por haz de electrones y luego acerca de la fusión láser de lecho de polvo

Fusión por haz de electrones

La fusión por haz de electrones hace parte de la fusión láser de polvo de la que hablaremos posteriormente. La primera se diferencia en que utiliza, como su nombre lo indica, un haz de electrones para fusionar partículas metálicas y crear capa por capa las partes deseadas. Éste proceso nos permite la creación de estructuras complejas y altamente resistentes. Su principal diferencial es la fuente de calor que utiliza.

Básicamente esta tecnología emplea un haz de electrones producidos por un cañón que extrae los electrones de un filamento al vacío y los proyecta de forma acelerada sobre la capa de polvo metálico depositada en la placa de construcción de la impresora 3D. Así es como los electrones pueden fusionar selectivamente el polvo y finalmente producir la pieza. 

Su proceso inicia como es comúnmente en la impresión 3D, es decir con un modelado 3D digital que se envía a un software de corte que define las capas físicas del material que será depositado, y luego el software envía toda la información a la impresora 3D para iniciar con el proceso de fabricación.

En esta técnica el polvo metálico se puede cargar en el tanque dentro de la máquina. Las finas capas que forman la pieza deben precalentarse antes de ser fusionadas por el haz de electrones. El proceso finaliza cuando la máquina ha completado los pasos tantas veces como sea necesario para obtener la pieza. Cuando finaliza este proceso, el operador debe retirar la pieza de la máquina y expulsar el polvo sin fundir con una cerbatana o un cepillo, y luego debe quitar los soportes de impresión y separar la pieza de la placa de construcción. 

En algunos casos puede ser necesario calentar la pieza en un horno durante varias horas para liberar la tensión inducida por el proceso de fabricación. Es importante que tengan en cuenta que toda la fabricación debe realizarse al vacío para que el haz de electrones funcione. 

Un dato importante de este proceso es que el polvo que no se haya fundido se puede reutilizar casi directamente, lo cual resulta muy interesante ya que normalmente los residuos de otros procesos de fabricación se deben desechar.

Otro dato para tener en cuenta es que como el proceso se basa en principios de cargas eléctricas, los materiales que se usan deben ser conductores, ya que sin esto no puede ocurrir ninguna interacción. Esto quiere decir que, por ejemplo, una pieza de cerámica es técnicamente imposible de fabricar con este proceso. 

Fusión láser de lecho de polvo.

El proceso de esta técnica consiste en que la impresora 3D llena su cámara con el polvo de metal y luego la calienta a una temperatura óptima. Luego se aplica una fina capa de polvo a la plataforma de construcción, de acuerdo con el espesor de capa previamente definido. Por medio de un láser de fibra óptica se repasa la sección transversal de la pieza, fundiendo las partículas metálicas juntas, y cuando la capa está terminada la plataforma se mueve hacia abajo, lo que permite agregar otra capa de polvo. Este proceso se repite hasta obtener la pieza final. 

Luego se debe dejar enfriar la impresora y retirar el polvo sin fundir de la bandeja para ver la parte impresa. La pieza se fija a la placa de construcción y  gracias a los soportes de impresión las piezas se pueden tratar térmicamente para reducir las tensiones residuales y mejorar las propiedades mecánicas.

Posiblemente ahora te estás preguntando qué es mejor, si el láser o el haz de electrones, así que a continuación te nombraré 3 fortalezas y 2 debilidades de la impresión por medio de haz de electrones:

Fortalezas:  

La primera fortaleza es la velocidad de fabricación, la segunda es su facilidad para separarse y calentar el polvo en varios lugares simultáneamente y la tercera es que reduce la necesidad de refuerzos y soportes durante la fabricación.

Debilidades:

Por el lado de las debilidades podemos encontrar primero que no es tan alta su precisión y segundo que el tamaño de la fabricación de las piezas es mucho menor a comparación de las máquinas láser.

Ahora que ya sabes un poco más acerca de la impresión 3D de metal, déjanos en los comentarios cuál de los dos métodos prefieres, qué tal te parece esta tecnología de impresión 3D y si ya has tenido experiencia con ella.  

Para terminar, ¡queremos contarte que en octubre estrenaremos sitio web! Vas a poder solicitar tus servicios de impresión 3D más fácil y rápido. 

Eso fue todo por el video de hoy, recuerda que somos Kóndoro, empresa colombiana con más de seis años en el mercado de impresión 3D en Colombia. Ofrecemos servicios de impresión 3D, modelado 3D, talleres, capacitaciones, asesorías, fabricación y venta de impresoras y de filamentos. En la descripción del video podrás encontrar nuestras redes sociales, correo electrónico y sitio web. Ten en cuenta que algunos servicios están pausados debido al COVID-19. No olvides que puedes encontrar en la cajita de descripción un link a un artículo en nuestro blog acerca de este tema, y que también estamos haciendo Lives en Facebook los jueves cada 15 días, ¡no te los pierdas!

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Fuentes

https://www.3dnatives.com/en/3d-printing-metals110420174/

https://www.3dnatives.com/en/electron-beam-melting100420174/

https://www.3dnatives.com/en/direct-metal-laser-sintering100420174-2/