La impresión 3D en metal da mucho de que hablar en los últimos días. En este artículo te compartimos a grandes rasgos lo que debes de considerar y saber antes de realizar una impresión 3D en metal.

En esta ocasión comenzaremos al revés y te compartimos lo más importante de la tecnología.

Conclusión

De todas las tecnologías de impresión 3D, quizá la de metal es la que más impacto y potencial tendrá en unos años, hoy en día es una herramienta que permite fabricar piezas en materiales altamente resistentes y con formas complejas que no podrían ser fabricadas en métodos convencionales (CNC).

Las aplicaciones de esta tecnología permiten a la industria médica, aeroespacial, automotriz y de plástico llegar a nuevos límites. Puedes fabricar prótesis, piezas de motor de avión, brackets de soporte de alta resistencia, o incluso moldes de inyección de plástico de muy alta eficiencia. Incluso, fabricar piezas que antes requerían de un ensamble de varios componentes en una sola pieza.

Hoy en día, una pieza impresa en metal, no está lista para usarse después de la impresión, si no que hay que post tratarla, limpiarla y otros procesos posteriores a la impresión 3D.

Los post – procesos, efectos físicos y limitantes en el auto soporte, hacen que la tecnología no funcione para todo tipo de proyecto y hagan parecer que no es para todos.

Aún así, cada día, la tecnología sustituye al método convencional y permite desarrollar piezas y partes mucho más robustas, eficientes, ligeras y de menor costo que los métodos tradicionales. Es una tecnología que debemos seguir muy de cerca.

Lo que debes de considerar antes de imprimir una pieza en metal

A continuación, te compartimos el flujo del proceso de 6 pasos por los que una pieza impresa en metal pasa. A diferencia de algunas tecnologías de impresión en plástico donde en cuanto se imprime la pieza, la retiras y usas, esta tecnología debe de pasar por varios pasos antes de tener tu pieza física.

Hoy me centraré en la tecnología de metales a base polvo y otro día te compartiré sobre las nuevas tecnologías de metal que prometen ser una solución interesante para el prototipado de piezas metálicas a base de extrusión.

El éxito de la tecnología está en el diseño de la pieza

Para imprimir en la tecnología de metales a base de polvo y con láser (DMLS) no basta sólo con diseñar un CAD e introducirlo a la máquina y oprimir el botón de imprimir.

Es necesario conocer las limitantes de autosustentación de la tecnología (usa soportes removibles manualmente), las limitantes en tamaño y las características de impresión del metal que has elegido.

Sobre todo, los soportes hacen que la funcionalidad de la pieza pueda verse afectada, como por ejemplo, en tuberías, el soporte puede quedar atrapado al interior y no permitir el flujo de material, o el soporte al removerlo, puede dañar partes frágiles de la pieza.

Por lo que hay que diseñar pensando en la orientación de impresión y que el material pueda irse soportando a sí mismo y no ocupar tantos soportes.

Te recomiendo acercarte al fabricante de equipos 3D o a un proveedor de partes en 3D para que te oriente en el diseño. Con una buena asesoría, puedes reducir hasta el 60% del peso de una pieza con una optimización de diseño para manufactura aditiva.

La fabricación

Antes de fabricar, se debe orientar la pieza y buscar el mejor acomodo dentro de la impresión para tener que post procesar la pieza lo menos posible, aumentar su resistencia y garantizar su estabilidad dimensional.

Una vez procesado el archivo 3D se comienza la fabricación. La tecnología funciona mediante la deposición de capas de polvo metálico muy fino, que van siendo sinterizadas, una por una, por un láser de muy alta potencia.

Todo el polvo que no es sinterizado se puede re – usar para futuras fabricaciones.

Las primeras capas del modelo son soportes de construcción que sirven como fijación de la pieza, pero también como un canal de enfriamiento y de liberación de estrés.

Cada capa que se produce, va generando una considerable carga de stress, lo cual va cambiando el comportamiento de la pieza. En máquinas de alta calidad, esto se va compensando con la temperatura del horno de fabricación y el método. En máquinas económicas, esto es un gran factor de riesgo.

Al finalizar la fabricación, todo el polvo que no fue sinterizado se aspira, dejando solamente la pieza impresa a retirar. Para retirar la pieza, es necesario sacar toda la plataforma de fabricación, ya que los soportes se han fundido con la placa base.

Liberación de Estrés

De preferencia, después de impresa la pieza, se debe de introducir la cama de impresión con las piezas fabricadas a un horno para recibir un tratamiento térmico que libere el estrés del a pieza según la norma ASTM correspondiente al material.

De no hacerlo, las piezas pueden presentar una menor resistencia mecánica, rupturas o deformaciones como esta que se muestra en la imagen.

Limpieza de las piezas

Una vez que la pieza ya salió de la impresión y liberación de estrés, hay que separar la pieza de la placa base con ayuda de un cortador.

La placa de impresión deberá de ser rectificada para asegurar una superficie completamente lisa de impresión para futuras fabricaciones. Algunas tecnologías de impresión o marcas de impresoras, no requieren de este paso.

Ya separada la pieza de la placa, hay que remover manualmente los soportes con ayuda de herramientas como un moto-tool, pinzas o máquinas de CNC.

No es nada recomendable retirar los soportes con la mano.

Es muy probable que el soporte dejará marcas o rebabas en la pieza impresa, por lo que el acabado no será perfecto.

Acabados

En su mayoría, el acabado de una pieza impresa en 3D se asemeja al acabado de una pieza fundida. Tiene mucha porosidad y no tiene un acabado espejo, liso o brillante.

Después de la limpieza de soportes, las partes impresas se pueden mandar a un proceso de sandblast para alisar la superficie o bien, se mandan a una máquina de CNC para rectificación de dimensiones críticas, así como mejora de acabados visuales.

Piezas simples y partes rectas se logra un acabado con herramienta manual como moto-tool o limas, pero si lo que requieres es alta precisión, el CNC es necesario.

Tratamiento térmico

Para elevar las propiedades de la pieza, esta puede ser sometida a diferentes tratamientos térmicos que permitan elevar sus propiedades mecánicas.

Tratamientos como el Hipping, pueden hacer que la pieza eleve su resistencia más del triple y en algunos casos más de diez veces.

Segunda conclusión

Antes de comenzar con la impresión 3D en metal, asesórate y acércate a un experto que pueda guiarte a través del proceso. De seguro tus piezas podrán ser fabricadas en la tecnología y podrás optimizar sustancialmente tus procesos de diseño y manufactura con esta tecnología.

Con gusto en TRIDI te podemos apoyar, contamos con la tecnología y capacidad de fabricar tus piezas en metal.

Estamos seguros que la impresión 3D puede impactar positivamente en tu empresa y tus procesos.

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