Development of technological basis of 3D printing with highly filled metal-poly-dimensional compositions for manufacture of metal products of complex shape

Desarrollo de la base tecnológica de la impresión 3D con composiciones metal-polidimensionales de alto relleno para la fabricación de productos metálicos de forma compleja

En este artículo se analizan las posibilidades de obtener piezas "verdes" por el método FDM (Fused deposition modeling) a partir de composiciones polímero-metal ya preparadas utilizadas en la tecnología MIM (Metal Injection Molding) y la tecnología de obtención de productos metálicos funcionales de forma y estructura complejas. Se ha establecido la influencia de los parámetros tecnológicos de la impresión 3D en la calidad de las piezas (presencia de defectos) obtenidas por polímeros altamente rellenos. Se realizó un análisis termogravimétrico para determinar el punto de fusión sin modificar la composición del material. Se fabricó un filamento a partir de material de alimentación granular catamold 316L mediante la técnica FDM.

INTRODUCCIÓN

Las tecnologías aditivas constituyen una de las direcciones de vanguardia en el desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas. Estas tecnologías se basan en los aspectos científicos del comportamiento de los materiales durante su procesamiento de alta energía. Para obtener las propiedades especificadas de un material mediante tecnologías aditivas, es necesario aplicar conocimientos de ciencia de materiales y comprender qué estructura se formará en el producto acabado.

Las tecnologías de impresión aditiva 3D, que se desarrollan dinámicamente a gran velocidad, se utilizan en industrias progresistas. Existen varios tipos de tecnologías aditivas basadas en diferentes principios físicos, como: SLS (sinterización selectiva por láser), SLM (fusión selectiva por láser), EBM (fusión por haz de electrones), FDM, LOM (fabricación de objetos laminados), etc. Todas ellas están unidas por un principio tecnológico: la fabricación de productos por el método de construcción capa a capa. Al igual que las tecnologías tradicionales de conformación de productos, cada tipo de tecnologías aditivas tiene sus propias ventajas e inconvenientes.

El principal material del que tradicionalmente se obtienen productos funcionales para diversos fines son los metales y las aleaciones. Para la fabricación de productos metálicos, las más avanzadas en el mundo son dos tecnologías principales: SLM y EBM. A pesar de la gran precisión y la buena calidad de los productos obtenidos, esta tecnología presenta una serie de desventajas relacionadas tanto con el elevado coste del propio equipo de proceso como de las materias primas. En este caso, la cantidad de polvo que debe estar disponible cuando se obtienen piezas por los métodos anteriores debe ser múltiplo del peso de la propia pieza. En este caso, parte del polvo metálico no se puede recuperar y se desperdicia. Además, en el proceso de impresión 3D de productos metálicos mediante los métodos SLM y EBM, a menudo se forman tensiones internas en la pieza debido al no equilibrio fuertemente expresado de los procesos que tienen lugar durante la fusión.