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5 tipos de procesos de impresión 3D en metal y sus materiales
La impresión 3D en metal, o fabricación aditiva, ha transformado los sectores de la fabricación y el prototipado al permitir fabricar piezas metálicas complejas y de alto rendimiento. A diferencia de los métodos tradicionales, que eliminan material, la impresión 3D en metal construye las piezas capa a capa, lo que permite un mayor nivel de precisión y libertad de diseño. Gracias a los numerosos procesos de impresión 3D en metal disponibles, las empresas pueden fabricar hoy piezas y componentes metálicos a medida para sectores que van desde el aeroespacial hasta la automoción. En este artículo se analizan cinco tipos habituales de procesos de impresión 3D en metal, junto con los materiales que se utilizan en cada uno.
1. Fusión selectiva por láser (SLM)
La fusión selectiva por láser es uno de los métodos más populares dentro de la impresión 3D en metal. Consiste en fundir polvo metálico con un láser de alta potencia para fabricar la pieza final capa a capa. La SLM ofrece piezas muy detalladas, muy resistentes y con unas prestaciones mecánicas notables.
Materiales: Con la SLM se utilizan habitualmente numerosos metales, como aleaciones de titanio, acero inoxidable, aluminio e Inconel. Estos polvos metálicos ofrecen una excelente relación resistencia-peso y una alta resistencia a la temperatura, por lo que son ideales para los sectores aeroespacial y de automoción.
La SLM es especialmente adecuada para la impresión 3D en metal a medida, ya que permite fabricar diseños de geometría compleja que serían demasiado difíciles o incluso imposibles de conseguir con las técnicas de fabricación convencionales. Por tanto, si necesita piezas específicas, la SLM es una solución atractiva, porque minimiza los costes de utillaje y acorta el plazo de comercialización de los productos.
2. Fusión por haz de electrones (EBM)
La EBM, o fusión por haz de electrones, es un método de fusión en lecho de polvo similar a la SLM en el que, en lugar de un láser, se utiliza un haz de electrones para fundir el polvo metálico. Este proceso se aplica principalmente a la fabricación de piezas para los sectores aeroespacial, médico y de defensa, ya que permite fabricar piezas densas y de alto rendimiento.
Materiales: La EBM se utiliza normalmente con aleaciones de titanio como Ti-6Al-4V, apreciadas por su resistencia, su bajo peso y su biocompatibilidad. Por ello, puede resultar especialmente útil en el mecanizado a medida de piezas en las que se necesita titanio por sus propiedades especiales. Las piezas fabricadas por haz de electrones presentan una alta densidad y están libres de oxidación, lo que aumenta su resistencia gracias a que el haz de electrones de alta energía trabaja en vacío. Otra ventaja añadida de la fabricación por EBM es la menor tensión residual, algo primordial en la industria pesada.
3. Deposición de energía dirigida (DED)
El término deposición de energía dirigida (DED) designa una forma de impresión 3D en metal en la que el material metálico de aporte se funde sobre un sustrato con una fuente de energía focalizada, como un láser o un haz de electrones. Se trata de un proceso extremadamente flexible, por lo que las piezas pueden personalizarse, repararse o modificarse en gran medida.
Materiales: En la DED pueden procesarse diversos materiales, como aceros inoxidables, aleaciones de titanio, Inconel y aleaciones de cobalto-cromo. Estos materiales suelen elegirse por su resistencia a la corrosión y al calor y por sus propiedades mecánicas.
Además, la DED se utiliza a menudo para el mecanizado a medida, ya que añade material a componentes existentes para repararlos o modificar su diseño sin necesidad de volver a fabricarlos por completo.
4. Binder jetting (inyección de aglutinante)
El binder jetting se define como un proceso de impresión 3D en metal en el que se deposita de forma selectiva un aglutinante líquido sobre polvo metálico para crear una pieza. Una vez impresa la pieza completa, se introduce en un horno para su sinterización, de modo que las partículas metálicas se fusionan y forman una estructura sólida. Suele utilizarse para series de producción cortas y medianas.
Materiales: Algunos de los materiales más habituales en el binder jetting son el acero inoxidable, el cobre y el acero para herramientas, y la elección del material suele depender de la necesidad de obtener componentes menos tensionados, pero resistentes y duraderos bajo cargas elevadas.
Por ejemplo, una de las ventajas del binder jetting cuando se utiliza en servicios de impresión 3D en metal es la posibilidad de imprimir piezas con geometrías complejas. Gracias a ello, las empresas se ahorran las complicaciones de encargar piezas a medida para pequeñas series de prototipos o volúmenes de producción reducidos.
5. Extrusión de metal (modelado por deposición fundida para metal)
La extrusión de metal, o modelado por deposición fundida (FDM) de metal, es igual que el FDM convencional de plástico, salvo que en lugar de filamentos termoplásticos se utilizan filamentos metálicos. Estos filamentos son una mezcla de polvos metálicos y aglutinantes, y se extruyen capa a capa a través de una boquilla calentada hasta dar forma a la pieza deseada.
Materiales: La extrusión de metal puede realizarse con distintos materiales, como acero inoxidable, bronce y aluminio. Los materiales suelen ser un compromiso entre los requisitos de la pieza (resistencia, ductilidad y coste). Con este método es habitual la impresión 3D en metal a medida para producciones de bajo volumen o para piezas que se someterán a posprocesado. El método de extrusión de metal también permite la producción a gran escala, lo que lo convierte en una opción flexible para las empresas que ofrecen servicios de impresión 3D en metal.
Conclusión
Aunque SLM, EBM, DED, binder jetting y extrusión de metal procesan metales para aplicaciones 3D, cada uno tiene ventajas propias en función de las propiedades del material, la complejidad de las piezas y las aplicaciones finales. Si desea fabricar piezas mecanizadas a medida para aplicaciones aeroespaciales, de automoción o médicas, se ha comprobado que la impresión 3D en metal permite hoy lograr la flexibilidad y la alta precisión que se esperan de la fabricación moderna. Contacte con nosotros para elegir el método de impresión 3D y el material adecuados y fabricar piezas de alto rendimiento para sus aplicaciones específicas.
