¿En qué consiste la impresión metal 3D?

La impresión 3D es la deposición de material capa a capa mediante la aplicación de temperatura para formar un objeto sólido. En la impresión de metal 3D se aplica este mismo procedimiento para fabricar objetos metálicos. El funcionamiento puede ser a través de capas de polvo como se hace en la tecnología SLM (fusión selectiva por láser) o por la deposición de filamento con carga de polvo metálico para impresoras FDM.

Tabla de contenidos:

• Tipos de impresoras 3D para metales
• Consejos de impresión 3D de metales para impresoras FDM
• ¿Qué metales se imprimen en 3D?
• Postprocesado de piezas impresas de metal 3D

Tipos de impresoras 3D para metales

La versatilidad de las tecnologías de impresión 3D permite imprimir metales en casi cualquier impresora. A continuación encontrarás las tecnologías más comunes en la impresión de metal 3D.

Impresoras de modelado por deposición fundida (FDM)

Son las impresoras más conocidas en la impresión de polímeros como el PLA, ABS, TPU, entre otros, depositando capa a capa material fundido para fabricar una pieza.

En la impresión de metal 3D, se utilizan filamentos compuestos por una gran cantidad de polvo metálico y un polímero aglutinante, creando una pieza con una composición aproximada de un 80% de metal.

Después de ello la pieza se puede someter a un tratamiento térmico para eliminar el polímero aglutinante, permitiendo obtener una pieza 100% metálica.

Impresoras de fusión selectiva por láser (DSLM)

Esta tecnología de impresión se basa en la deposición de capas de polvo metálicos y el uso de un láser para fundir el polvo, creando una capa sólida de material hasta formar todo el objeto.

Una vez terminada la impresión, se extrae el polvo de la cámara de la impresora y se limpia la pieza.

Estas impresoras también pueden nombrarse por las siglas SLS (Selective laser sintering) o SLM (Selective laser melting).

Consejos de impresión 3D de metales para impresoras FDM

Si estás pensando en utilizar una impresora FDM para imprimir metal en 3D, es recomendable que sigas esta serie de consejos para simplificar el proceso:

• Un ambiente cálido para imprimir: el metal impreso en 3D tiende a acumular gran cantidad de tensiones si se imprime en un entorno frío. Para evitar esto utiliza una impresora 3D que esté cubierta o cerrada, como puede ser la BCN3D Epsilon.
• Deja enfriar la pieza lentamente: Después de imprimir la pieza, aún pueden acumularse tensiones en la pieza que pueden deformarla durante el proceso de enfriado, por ello deja la pieza dentro de la impresora al menos 10 minutos.
• Refuerza las estructuras de soporte: Las piezas impresas en metal 3D requieren de estructuras de soporte para voladizos con ángulo de 45º o más. Además es recomendable que sean muy densas (40-50%) para que durante el sinterizado de la pieza, ésta no se deforme.
• Utiliza un hotend adecuado: Los filamentos metálicos son altamente abrasivos, lo cual hace que los hotends se desgasten rápidamente. Por ello es recomendable el uso de hotends con boquillas de acero endurecido, como el hotend M de BCN3D.

 ¿Qué metales se imprimen en 3D?

Acero

Es el material más demandado en el sector industrial para la impresión de metal 3D y más común de conseguir. El acero inoxidable es el más conocido por la gran cantidad de aplicaciones que tiene para el uso doméstico, el sector industrial y la medicina.

Este material se caracteriza por su alta dureza, resistencia al impacto, resistencia a la tracción y capacidad de ser postprocesado.

Aluminio

Su bajo peso y alta rigidez lo hacen un material ideal para aplicaciones donde se requiere el menor peso posible. Además es un material resistente a la corrosión, sin embargo, no es resistente a la temperatura y su resistencia mecánica es bastante menor a la del acero.

El aluminio normalmente se encuentra con aleaciones de otros materiales, para mejorar sus propiedades físicas con el fin de cumplir requisitos industriales.

Titanio

Este material posee la mayor resistencia física y química lo cual lo hace ideal para aplicaciones altamente exigentes donde las propiedades del acero no son suficientes.

La impresión 3D mejora la fabricación con titanio ya que se evitan las impurezas generadas comúnmente en los procesos de fabricación tradicionales, como puede ser la soldadura.

Además se pueden encontrar metales con aleaciones de titanio que mejoran su resistencia mecánica y química, lo cual los hace muy utilizados en el sector industrial y médico.

Aleaciones Cromo-Cobalto

Este tipo de aleaciones son altamente utilizadas en el sector de la medicina para la fabricación de prótesis, debido a su alta resistencia al desgaste, suavidad superficial y ser materiales no corrosivos.

Gracias a la impresión DSLM, las piezas que se pueden obtener tienen una mayor calidad que las fabricadas por los métodos tradicionales, haciendo que sea una solución altamente beneficiosa para aplicaciones médicas. 

Postprocesado de piezas impresas en metal 3D

Aunque el método de fabricación sea la impresión 3D, las piezas metálicas siguen pudiéndose someter a los mismos procedimientos que los objetos fabricados con tecnologías tradicionales.

A continuación encontrarás algunos de estos procesos:

• Pulido: es el procedimiento por el cual se reduce o elimina la rugosidad de la pieza haciendo uso de materiales abrasivos como lijas o pistolas de arena.
• Corte: ya que en la impresión FDM de metal 3D se llegan a utilizar soportes, estos deben de ser cortados después de sintetizar la pieza. Haciendo uso de herramientas eléctricas o tijeras para metales se pueden retirar los soportes.
• Soldadura: esta tarea presenta dos beneficios, reparar los objetos que puedan dañarse durante el proceso de fabricación o uso, y unir distintas piezas para montar un conjunto o mecanismo.
• Recocidos o templados: con el fin de mejorar la resistencia mecánica del material, las piezas se pueden someter a tratamientos térmicos que modifiquen la estructura cristalina del metal, haciéndolo más blando y dúctil o duro y frágil. 
• Mecanizado: aunque con la impresión 3D de metal se pueden obtener objetos con geometrías muy complejas, la posibilidad de mecanizar las piezas (por ejemplo para crear una rosca) puede ayudar a evitar el uso de soportes y a simplificar el proceso de diseño.

Conclusiones

• Las impresoras 3D de tipo FDM utilizan un filamento compuesto de polvos metálicos y un polímero aglutinante.
• Para imprimir metales se recomienda el uso de una impresora cerrada, para mantener la temperatura cálida durante y después de la impresión y evitar deformaciones en la pieza.
• El acero es el material que más comúnmente se imprime en el sector industrial, en especial el acero inoxidable.
• Las piezas impresas en metal 3D pueden someterse a los mismos post procesos que piezas fabricadas por métodos tradicionales.