Principios y aplicaciones de la impresión 3D metálica
Impresión 3D en metal, también conocida como fabricación aditiva metálica, es un proceso de apilar materiales metálicos capa por capa para crear objetos reales mediante tecnología digital. Su principio básico está impulsado por un diseño asistido por ordenador (CAD) modelo, y el polvo metálico se funde y solidifica capa por capa mediante un haz láser de alta energía, haz de electrones o fuente de calor para finalmente formar el producto deseado.
Clasificación de la tecnología de impresión 3D metálica
1. Fusión selectiva por láser (Sobre el nivel del mar): El polvo metálico se funde selectivamente mediante un haz láser para formar el contorno de la pieza, y luego apilado capa por capa para obtener finalmente una pieza metálica completa.
2. Chorro de polvo metálico (Chorro de pólvora metálica): Se rocía polvo metálico sobre el banco de trabajo, y el polvo se funde hasta obtener la forma deseada mediante calor o láser, y luego apilar capa por capa para formar una pieza.
3. Fusión por haz de electrones (Fusión por haz de electrones, EBM): El polvo metálico se funde usando un haz de electrones de alta energía, que es adecuado para la producción de piezas metálicas de alto rendimiento.
La tecnología de impresión 3D metálica tiene una amplia gama de aplicaciones, principalmente incluyendo los siguientes aspectos:
1. Aeroespacial: Se utiliza para fabricar piezas de alto rendimiento como componentes de motores y piezas estructurales aeroespaciales.
2. Fabricación de automóviles: Utilizado para fabricar piezas de automóviles, como las piezas del motor, Estructuras del chasis, etcetera.
3. Dispositivos médicos: Fabricación de dispositivos médicos personalizados, como los implantes dentales, Piezas de reparación ortopédicas, etcetera.
4. Fabricación de joyería: Produce joyas personalizadas y a medida.
5. Campo industrial: Utilizado para fabricar piezas complejas como moldes, Aspas de turbina, y sistemas de tuberías.
Ventajas de la impresión 3D en metal
1. Guardar materiales: A través de la fabricación aditiva, solo se imprimen las piezas requeridas, lo que mejora considerablemente la tasa de utilización del material. La tasa de utilización de materiales en la fabricación aditiva puede superar 90% (El procesamiento tradicional puede ser inferior a 50%)
2. Alta personalización: Puede producir productos personalizados que se adapten a necesidades personalizadas, Adecuado para lotes pequeños y necesidades personalizadas (como los implantes médicos, Piezas personalizadas en aeroespacial)
3. Alta eficiencia de producción: simplificar el proceso de fabricación y reducir el tiempo de procesamiento.
4. Moldura geométrica compleja: Puede fabricar canales de flujo interno y estructuras topológicas ligeras que no pueden lograrse con procesos tradicionales.
Materiales metálicos comunes
Aleación de titanio (Ti-6Al-4V): Utilizado para biocompatibilidad y requisitos de alta resistencia y ligereza.
Acero inoxidable (316L, 17-4PH): Resistente a la corrosión, adecuado para piezas industriales.
Aleación de aluminio (AlSi10Mg): Piezas estructurales ligeras.
Aleación de alta temperatura basada en níquel (Inconel 718, 625): Resistencia a altas temperaturas, Utilizado en motores de avión.
Aleación cobalto-cromo: Resistente al desgaste, Adecuado para implantes dentales y articulares.
Sin embargo, La impresión 3D metálica también enfrenta algunos desafíos, como el alto coste, Requisitos técnicos estrictos, y requisitos de postprocesado. Además, Las piezas impresas en 3D en metal aún necesitan verificación a largo plazo en cuanto a propiedades mecánicas y durabilidad.
Tendencias de desarrollo futuras
1. Progreso tecnológico: Con el continuo avance tecnológico, la precisión y velocidad de la impresión 3D en metal mejorarán aún más.
2. Expansión de materiales: Se desarrollarán más materiales metálicos y se aplicarán a la impresión 3D para satisfacer las necesidades de diferentes campos.
3. Expansión de las áreas de aplicación: La impresión 3D en metal penetrará en más campos, como la construcción, construcción naval, etcetera.
4. Producción personalizada: A medida que aumenta la demanda de productos personalizados por parte de los consumidores, La impresión 3D metálica jugará un papel más importante en la producción personalizada.
La tecnología de impresión 3D metálica ha traído cambios revolucionarios a la industria manufacturera, Con una amplia gama de aplicaciones y un enorme potencial. Con el avance continuo de la tecnología y la reducción de costes, La impresión 3D metálica jugará un papel más importante en el futuro y promoverá el desarrollo sostenible de la industria manufacturera.
