La impresión 3D con polvo de aleación de metal puede hacer piezas ultrarresistentes

Los metales más comunes, como hierro, acero, estaño, níquel, cobre, aluminio y titanio, así como metales refractarios como tungsteno, molibdeno y tántalo, están disponibles en forma de polvo. Las aleaciones como las superaleaciones de bronce, latón, acero inoxidable y níquel cobalto también están disponibles en forma de polvo. Las formulaciones de polvo metálico incluyen algunos grados de acero inoxidable, aceros de baja aleación y aleaciones de níquel y cobalto, algunas de las cuales tienen aplicaciones en las industrias aeroespacial y automotriz.

Muchos polvos metálicos pueden adaptarse a tecnologías específicas de impresión 3D o fabricación aditiva. Las ventajas potenciales de la impresión 3D con metal incluyen la fabricación simplificada y más rápida de productos mejorados, y la flexibilidad para crear estas piezas más cerca del punto de necesidad.

Son estas ventajas potenciales que los investigadores del ejército esperan explotar para crear una aleación de acero a partir de polvo. Un artículo en el sitio web del Laboratorio de Investigación del ejército de EE. UU . explica que los soldados que necesitan piezas de repuesto en el futuro podrán recurrir a impresoras 3D para crear rápidamente piezas de metal confiables y ultrarresistentes. Los investigadores están utilizando una transmisión desarrollada originalmente por la Fuerza Aérea de los EE. UU. que se ha adaptado a la forma de polvo. Usan un método llamado Powder Bed Fusion , donde el láser de la impresora 3-D funde selectivamente el polvo en un patrón. Luego, la impresora recubre la placa de construcción con otra capa de polvo y el proceso se repite hasta que se completa la pieza.

Sobre el tema, el Brandon McWilliams, líder del equipo en la rama de ciencia y tecnología de fabricación del laboratorio dijo: “Creo que esto realmente va a revolucionar la logística… La fabricación aditiva tendrá un gran impacto en el sostenimiento”.

“Podemos imprimir piezas con estructuras internas que no podrían crear con tanta precisión dimensional cuando intentan usar piezas de molino o máquina”, dijo la Dra. Andelle Kudzal, ingeniera de materiales en el equipo de McWilliam.

El laboratorio trabaja en estrecha colaboración con investigadores de la industria y académicos para modelar nuevos diseños de aleaciones, realizar termodinámica computacional y acelerar el proceso para compartirlo con el ejército.

La impresión 3D con metal todavía tiene limitaciones. Según un artículo publicado en phys.org, las piezas producidas mediante fusión selectiva con láser (SLM) y otras técnicas de metal a base de polvo a menudo terminan con huecos o defectos causados por una variedad de factores. Otro artículo en ScienceDaily.com describe los esfuerzos dirigidos por investigadores de la Universidad Carnegie Mellon y el Laboratorio Nacional de Argonne para identificar y cuándo se forman pequeñas bolsas de gas en objetos impresos en 3D, así como una metodología para predecir su formación, un descubrimiento que podría mejorar drásticamente el proceso de impresión 3D.

Al igual que la fabricación tradicional de metales, el éxito de la impresión 3D con polvos metálicos depende de saber que la adecuada composición química del metal es correcta para la aplicación. Los polvos metálicos pueden someterse a un análisis de composición química para determinar la cantidad de impurezas metálicas o no metálicas (forma elemental, o en forma disuelta como solución sólida o como compuestos). La fluorescencia de rayos X con dispersión de longitud de onda (WDXRF) y la fluorescencia de rayos X con dispersión de energía (EDXRF) son tecnologías de análisis elementales que caracterizan fácil y positivamente cualquier polvo de metal. Los sistemas XRF basados en laboratorio pueden evaluar todo tipo de materiales y tipos de muestra para análisis cualitativos y cuantitativos que aseguren los procesos y control de las aplicaciones metalúrgicas.