Introducción a la impresión 3D en metal: ¿Cómo funciona?

Impresión 3D en metal
Impresión 3D en metal
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Con la creciente popularidad de la tecnología de impresión 3D, no es de extrañar que también exista un proceso de impresión 3D en metal. La impresión 3D sobre metal ofrece varias ventajas sobre los métodos de fabricación tradicionales, como la reducción del desperdicio de material, plazos de entrega más cortos y la capacidad de crear piezas muy complejas. Pero, ¿cómo funciona?

Empezaremos definiendo qué es la impresión 3D para que pueda comprender mejor la tecnología y, a continuación, nos adentraremos en el mundo de la impresión 3D en metal.

¿Qué significa la impresión 3D?

La impresión 3D se utiliza para referirse a un proceso en el que diseños generados por ordenador se convierten en objetos físicos añadiendo capas de material una tras otra. La tecnología de impresión 3D se ha generalizado recientemente gracias a la introducción de impresoras 3D asequibles.

La impresión 3D funciona siguiendo un archivo digital. Este archivo contiene toda la información necesaria que la impresora 3D debe conocer para producir el objeto deseado.

El archivo se introduce en un ordenador que controla la boquilla o el cabezal de la impresora 3D para construir el objeto capa a capa desde abajo hacia arriba. El material utilizado puede ser cualquier cosa, desde plástico y metal hasta alimentos.

Impresión 3D en metal

Para empezar, ¿qué es la tecnología de impresión 3D sobre metal? La impresión 3D sobre metal, en pocas palabras, es una fabricación aditiva Proceso que crea piezas metálicas utilizando polvo (o pasta) de metal e instrucciones a partir de un archivo digital.

El proceso consiste en construir el objeto deseado desde abajo hacia arriba, en capas, utilizando metal finamente pulverizado y un aglutinante o metal pulverizado y láser.

La historia de la impresión 3D en metal se remonta a la década de 1980, cuando se desarrolló un proceso denominado fusión selectiva por láser (SLM).

Hoy en día existen varios procesos de impresión 3D en metal, cada uno de los cuales ofrece sus ventajas. Antes de examinar los distintos tipos de impresión 3D en metal, veamos cómo funciona.

Postprocesado de impresión 3D en metal
Postprocesado de impresión 3D en metal
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Cómo funciona la impresión 3D en metal

El proceso de utilizar metal para la impresión 3D, al igual que cualquier otro tipo de impresión 3D, implica unos cuantos pasos. Se destacan a continuación, desde el principio hasta la última etapa.

  • En primer lugar, se crea un archivo digital del objeto que se va a imprimir utilizando software de diseño asistido por ordenador (CAD). A continuación, este archivo se procesa con un software de corte que divide el objeto en finas capas.
  • Una vez cortado el archivo, está listo para enviarlo a la impresora 3D. La impresora 3D construirá el objeto en capas utilizando metal en polvo fino y un aglutinante o láser.
  • El aglutinante une las partículas de polvo antes de calentar el objeto para que se fusionen.
  • El láser se utiliza para soldar las partículas de polvo metálico de modo que formen un objeto sólido. A continuación, se retira el aglutinante y se obtiene el objeto metálico impreso en 3D.
  • La parte final es la fase de postprocesado. En la impresión 3D sobre metal, el postprocesado implica acabado superficial métodos para mejorar la resistencia, durabilidad y estética del objeto metálico impreso en 3D.
Producto metálico impreso en 3D
Producto metálico impreso en 3D
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Tipos de impresión 3D en metal

Como ya hemos mencionado, existen varias técnicas de impresión 3D de metal. Los tipos más comunes son la fusión de lecho de polvo metálico (PBF), la deposición directa de metal (DMD), el chorro de aglutinante y la extrusión de metal. Echemos un vistazo a cada uno de estos tipos de tecnologías de impresión 3D de metal.

1. Fusión del lecho de polvo metálico

La impresión de metal por fusión en lecho de polvo metálico es el tipo de proceso de impresión 3D en metal más utilizado. Funciona depositando finas capas de polvo metálico sobre una plataforma de construcción y fusionándolas después mediante un láser o un haz de electrones para fusionar las partículas de polvo.

Esta tecnología de impresión 3D en metal es la más adecuada para piezas pequeñas y medianas con geometrías complejas. Produce piezas con grandes propiedades mecánicas y precisión y es perfectamente adecuada para aplicaciones que las requieren, como en las industrias aeroespacial y médica.

Entre las variaciones del proceso PBF se incluyen los métodos de impresión de fusión selectiva por láser (SLM), sinterizado directo de metal por láser (DMLS) y fusión por haz de electrones (EBM).

2. Deposición directa de metales

La deposición directa de metal (DMD) es un método de impresión 3D con metal que consiste en depositar material capa a capa sobre una plataforma construida mediante un proceso de extrusión. A continuación, se utiliza un láser, un arco o una antorcha de plasma para calentar y fundir el metal. También puede utilizarse un haz de electrones.

La deposición directa de metal ofrece la ventaja de ser muy asequible, rápida y buena para piezas de gran volumen. Sin embargo, las piezas fabricadas con este método suelen requerir mecanizado para mejorar la calidad de la superficie.

3. Chorro de ligante

La inyección de aglutinante consiste en depositar capas finas de polvo metálico en una plataforma de construcción y, a continuación, utilizar un sistema de inyección para aplicar un aglutinante al polvo. El aglutinante mantiene unidas las partículas de polvo y crea un objeto sólido.

El objeto, una vez formado, se calienta finalmente para eliminar el aglutinante y fundir el polvo metálico y, a continuación, se le da el acabado necesario. Este método de impresión 3D en metal es el más adecuado para objetos a gran escala y objetos con geometrías complejas. También es asequible y rápido.

4. Extrusión de metales

Muchas pequeñas empresas utilizan este tipo de impresión 3D en metal por las siguientes razones: es un método de impresión 3D en metal asequible, fácil de configurar y generalmente utilizable. Las impresoras 3D de extrusión metálica también son fáciles de conseguir.

La impresión 3D de metales por extrusión funciona utilizando filamentos poliméricos impregnados con polvo metálico. Los filamentos se funden y se extruyen a través de una boquilla sobre la plataforma de construcción, donde se unen para crear el objeto final.

Una vez finalizado el proceso, el objeto se lava para eliminar el polímero y se sinteriza en un horno para fundir el polvo metálico y crear un objeto sólido.

La extrusión de metal no es una de las mejores técnicas de impresión 3D en metal para piezas complejas. Se adapta sobre todo a objetos pequeños con geometrías sencillas. La principal ventaja de este método es que es muy asequible. Sin embargo, la calidad de los objetos producidos no suele ser tan alta como la de otros métodos.

Una de las muchas aplicaciones de la impresión 3D en metal
Una de las muchas aplicaciones de la impresión 3D en metal
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Aplicaciones de impresión 3D en metal

Las piezas y objetos producidos mediante impresión 3D sobre metal se utilizan en diversos sectores. Principalmente, encuentran aplicaciones en los sectores aeroespacial, automovilístico, médico y muchos otros, tanto para piezas funcionales como para la creación de prototipos.

  • En el industria aeroespacialLas piezas metálicas impresas en 3D ofrecen las ventajas de su ligereza y la posibilidad de crear geometrías complejas.
  • En la industria del automóvil, las piezas metálicas impresas en 3D se utilizan para crear prototipos y series de producción de bajo volumen de piezas personalizadas.
  • Por ejemplo, una empresa puede utilizar la impresión 3D sobre metal para producir un pequeño lote de piezas de motor personalizadas para un nuevo modelo de automóvil.
  • En el industria médicalas piezas y dispositivos metálicos impresos en 3D se están utilizando con gran éxito. La impresión 3D en metal ofrece la posibilidad de crear productos personalizados que se ajustan perfectamente a las necesidades.

Con la impresión 3D en metal, la creación rápida de prototipos es más fácil y rápida en muchos sectores diferentes, además de menos costosa. Además de piezas que realmente se pueden utilizar.

La impresión 3D compleja de metal con láser cuesta más
La impresión 3D compleja de metal con láser cuesta más
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¿Cuánto cuesta la impresión 3D en metal?

El coste de la impresión 3D en metal depende de varios factores. Entre ellos están el tipo de impresora utilizada, el tipo de metal, el tamaño y la complejidad del objeto que se imprime y la cantidad de postprocesado necesario.

Dicho esto, la impresión sobre metal suele ser costosa. Esto se debe al uso de material metálico, especialmente en forma de polvo, y a la necesidad de pasos de postprocesado como sinterización.

Además del coste de los materiales de impresión 3D en metal, la propia impresora puede ser muy cara. Por ejemplo, una máquina de inyección de aglutinante de calidad industrial puede costar más de $150 000.

Dicho esto, ahora hay muchos proveedores de servicios que ofrecen servicios de impresión 3D en metal. Esta es una gran opción para las empresas que no quieren invertir en su propio equipo.

Conclusión

La impresión 3D sobre metal es una gran opción para las empresas que necesitan producir piezas metálicas de forma rápida y asequible, más preferiblemente prototipos. Antes de decidir si la impresión 3D sobre metal es la opción adecuada para su empresa, es importante tener en cuenta el tipo de objetos que necesita producir, los requisitos de calidad y el coste.

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