Impresión 3D de metal

Recientemente hicimos una demostración de metal.Impresión 3D, y lo completamos con mucho éxito, entonces, ¿qué es el metal?Impresión 3D¿Cuáles son sus ventajas y desventajas?

La impresión 3D de metal es una tecnología de fabricación aditiva que construye objetos tridimensionales añadiendo materiales metálicos capa a capa. A continuación, se presenta una introducción detallada a la impresión 3D de metal:

Principio técnico
Sinterización selectiva por láser (SLS): Utiliza rayos láser de alta energía para fundir y sinterizar selectivamente polvos metálicos. Calientan el polvo a una temperatura ligeramente inferior a su punto de fusión, lo que permite la formación de enlaces metalúrgicos entre las partículas, construyendo así el objeto capa por capa. Durante la impresión, se aplica primero una capa uniforme de polvo metálico sobre la plataforma de impresión. A continuación, el rayo láser escanea el polvo según la forma transversal del objeto, de modo que el polvo escaneado se funde y solidifica. Tras imprimir una capa, la plataforma desciende una cierta distancia y extiende una nueva capa de polvo. El proceso se repite hasta que se imprime todo el objeto.
Fusión Selectiva por Láser (SLM): Similar al SLS, pero con mayor energía láser, el polvo metálico se puede fundir completamente para formar una estructura más densa, con mayor densidad y mejores propiedades mecánicas. Además, la resistencia y precisión de las piezas metálicas impresas son superiores, cercanas o incluso superiores a las de las piezas producidas mediante el proceso de fabricación tradicional. Es adecuado para la fabricación de piezas en la industria aeroespacial, equipos médicos y otros sectores que requieren alta precisión y rendimiento.
Fusión por haz de electrones (EBM): Utilización de haces de electrones como fuente de energía para fundir polvos metálicos. El haz de electrones se caracteriza por su alta densidad energética y alta velocidad de escaneo, lo que permite fundir rápidamente el polvo metálico y mejorar la eficiencia de impresión. La impresión en vacío evita la reacción de los materiales metálicos con el oxígeno durante el proceso, lo cual resulta adecuado para la impresión de aleaciones de titanio, aleaciones a base de níquel y otros materiales metálicos sensibles al oxígeno, de uso frecuente en la industria aeroespacial, equipos médicos y otros sectores de alta tecnología.
Extrusión de material metálico (ME): Este método de fabricación se basa en la extrusión de material. Mediante un cabezal de extrusión, se extruye el material metálico en forma de seda o pasta, y se calienta y cura simultáneamente para lograr un moldeo por acumulación capa por capa. En comparación con la tecnología de fusión por láser, el costo de inversión es menor, más flexible y conveniente, especialmente adecuado para el desarrollo inicial en entornos de oficina e industriales.
Materiales comunes
Aleación de titanio: tiene las ventajas de alta resistencia, baja densidad, buena resistencia a la corrosión y biocompatibilidad, ampliamente utilizada en la industria aeroespacial, equipos médicos, automotriz y otros campos, como álabes de motores de aeronaves, articulaciones artificiales y la fabricación de otras piezas.
Acero inoxidable: tiene buena resistencia a la corrosión, propiedades mecánicas y propiedades de procesamiento, costo relativamente bajo, es uno de los materiales comúnmente utilizados en la impresión 3D de metal, se puede utilizar para fabricar una variedad de piezas mecánicas, herramientas, dispositivos médicos, etc.
Aleación de aluminio: baja densidad, alta resistencia, buena conductividad térmica, adecuada para fabricar piezas con requisitos de alto peso, como bloques de cilindros de motores de automóviles, piezas estructurales aeroespaciales, etc.
Aleación a base de níquel: con excelente resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y resistencia a la oxidación, se utiliza a menudo en la fabricación de componentes de alta temperatura, como motores de aeronaves y turbinas de gas.
ventaja
Alto grado de libertad de diseño: La capacidad de lograr la fabricación de formas y estructuras complejas, como estructuras reticulares, estructuras topológicamente optimizadas, etc., que son difíciles o imposibles de lograr en los procesos de fabricación tradicionales, proporciona un mayor espacio de innovación para el diseño de productos y puede producir piezas más ligeras y de alto rendimiento.
Reducir el número de piezas: varias piezas se pueden integrar en un todo, lo que reduce el proceso de conexión y ensamblaje entre piezas, mejora la eficiencia de la producción, reduce los costos, pero también mejora la confiabilidad y estabilidad del producto.
Prototipado rápido: puede producir un prototipo de un producto en poco tiempo, acelerar el ciclo de desarrollo del producto, reducir los costos de investigación y desarrollo y ayudar a las empresas a llevar los productos al mercado más rápidamente.
Producción personalizada: De acuerdo con las necesidades individuales de los clientes, se pueden fabricar productos únicos para satisfacer los requisitos especiales de diferentes clientes, adecuados para implantes médicos, joyas y otros campos personalizados.
Limitación
Mala calidad de la superficie: la rugosidad de la superficie de las piezas metálicas impresas es relativamente alta y se requiere un tratamiento posterior, como esmerilado, pulido, arenado, etc., para mejorar el acabado de la superficie, lo que aumenta el costo y el tiempo de producción.
Defectos internos: pueden existir defectos internos como poros, partículas no fusionadas y fusión incompleta durante el proceso de impresión, que afectan las propiedades mecánicas de las piezas, especialmente en la aplicación de alta carga y carga cíclica, es necesario reducir la ocurrencia de defectos internos optimizando los parámetros del proceso de impresión y adoptando métodos de posprocesamiento adecuados.
Limitaciones del material: aunque los tipos de materiales de impresión 3D de metal disponibles están aumentando, todavía existen ciertas limitaciones de material en comparación con los métodos de fabricación tradicionales, y algunos materiales metálicos de alto rendimiento son más difíciles de imprimir y el costo es mayor.
Problemas de costos: El costo de los equipos y materiales de impresión 3D de metal es relativamente alto y la velocidad de impresión es lenta, lo que no es tan rentable como los procesos de fabricación tradicionales para la producción a gran escala, y actualmente es principalmente adecuado para lotes pequeños, producción personalizada y áreas con alto rendimiento del producto y requisitos de calidad.
Complejidad técnica: La impresión 3D de metal implica parámetros de proceso complejos y un control de proceso complejo, lo que requiere operadores profesionales y soporte técnico, y requiere un alto nivel técnico y experiencia de los operadores.
Campo de aplicación
Aeroespacial: Se utiliza para fabricar álabes de motores aeronáuticos, discos de turbinas, estructuras de alas, piezas de satélites, etc., lo que puede reducir el peso de las piezas, mejorar la eficiencia del combustible, reducir los costos de producción y garantizar el alto rendimiento y la confiabilidad de las piezas.
Automóvil: Fabricación de bloques de cilindros de motores de automóviles, carcasas de transmisión, piezas estructurales livianas, etc., para lograr un diseño liviano de automóviles, mejorar el ahorro de combustible y el rendimiento.
Médico: La producción de dispositivos médicos, articulaciones artificiales, ortesis dentales, dispositivos médicos implantables, etc., de acuerdo con las diferencias individuales de los pacientes, fabricación personalizada, mejora la idoneidad de los dispositivos médicos y los efectos del tratamiento.
Fabricación de moldes: La fabricación de moldes de inyección, moldes de fundición a presión, etc., acorta el ciclo de fabricación del molde, reduce los costos, mejora la precisión y la complejidad del molde.
Electrónica: Fabricación de radiadores, carcasas, placas de circuitos de equipos electrónicos, etc., para lograr la fabricación integrada de estructuras complejas, mejorar el rendimiento y el efecto de disipación de calor de los equipos electrónicos.
Joyas: Según la creatividad del diseñador y las necesidades del cliente, se pueden fabricar una variedad de joyas únicas para mejorar la eficiencia de la producción y la personalización del producto.