Proveedores de polvos de impresión 3D
Índice
Visión general de proveedores de polvos de impresión 3d
polvos de impresión 3dLa fabricación aditiva utiliza polvos como materia prima para construir componentes capa por capa. Los polvos se funden o unen mediante calor, láser o agentes aglutinantes para crear objetos tridimensionales.
Hay varias tecnologías utilizadas en la impresión 3D, como el sinterizado selectivo por láser (SLS), el sinterizado directo de metal por láser (DMLS), la fusión por haz de electrones (EBM), el chorro de aglutinante, el modelado por deposición fundida (FDM), la estereolitografía (SLA) y muchas más. Cada proceso utiliza diferentes tipos de polvos con propiedades y distribución del tamaño de las partículas específicas.
Tipos de polvos de impresión 3D
| Tipo de polvo | Materiales | Características |
|---|---|---|
| Plásticos | Nylon, ABS, TPU, PE, PP | El más común, de bajo coste, menos resistente |
| Metales | Aluminio, acero inoxidable, cromo-cobalto, titanio, acero para herramientas | Alta resistencia, resistencia al calor y a la corrosión |
| Cerámica | Vidrio, alúmina, circonio | Usos a alta temperatura, quebradizo |
| Arena y polvos de moldeo | Arena de sílice, arena de circón | Para moldes de arena y machos |
| Polvos magnéticos | Hierro, níquel, cobalto | Aplicaciones que necesitan magnetismo |
| Polvos biocompatibles | Titanio, PEEK, TCP | Para implantes médicos, prótesis |
Propiedades de los polvos de impresión 3D
| Propiedad | Descripción | Importancia en la fabricación aditiva |
|---|---|---|
| Morfología de las partículas | Se refiere a la forma y las características superficiales de las partículas de polvo. | Las partículas esféricas o casi esféricas son ideales para una fluidez, densidad de empaquetamiento e imprimibilidad óptimas. Las partículas de forma irregular pueden dificultar el flujo del polvo y provocar incoherencias en la pieza impresa. |
| Distribución del tamaño de las partículas | El tamaño de las partículas de polvo desempeña un papel fundamental en la determinación de varios aspectos de la pieza impresa final. | Una distribución estrecha del tamaño de las partículas garantiza un empaquetado homogéneo y minimiza los huecos en las capas impresas. El tamaño de las partículas también influye en el acabado de la superficie, ya que las partículas más finas suelen dar lugar a superficies más lisas. Sin embargo, las partículas excesivamente finas pueden ser difíciles de manipular y reducir la fluidez. |
| Densidad aparente y densidad de toma | Estas propiedades representan la densidad aparente del polvo en diferentes condiciones. | La densidad aparente considera los espacios entre partículas en reposo, mientras que la densidad de roscado refleja un estado más empaquetado conseguido mediante un proceso de roscado normalizado. Una mayor densidad de roscado suele ser deseable para una utilización eficiente del material y una buena precisión dimensional en la pieza impresa. |
| Fluidez | Se refiere a la facilidad con la que el polvo fluye bajo la gravedad u otras fuerzas aplicadas. | Una buena fluidez es esencial para una deposición uniforme del polvo durante el proceso de fabricación aditiva. Los polvos poco fluidos pueden provocar incoherencias en el grosor de las capas y posibles defectos de impresión. |
| Propiedades térmicas | Abarcan características como el punto de fusión, la conductividad térmica y el coeficiente de dilatación térmica. | Las propiedades térmicas influyen significativamente en el comportamiento del polvo durante el proceso de impresión. El punto de fusión determina la potencia del láser o de la fuente de energía necesaria para la fusión, mientras que la conductividad térmica afecta a la distribución del calor y a la posible deformación de la pieza impresa. El coeficiente de expansión térmica debe tenerse en cuenta para minimizar las tensiones residuales y el agrietamiento durante el enfriamiento. |
| Sinterabilidad | Esta propiedad se refiere a la capacidad de las partículas de polvo para unirse durante el proceso de impresión. | La sinterabilidad es crucial para conseguir uniones fuertes y cohesivas entre las capas, lo que da lugar a una pieza final robusta. Factores como el tamaño de las partículas, la química de la superficie y la composición del material influyen en la sinterabilidad. |
| Composición química | Los elementos o compuestos específicos presentes en el polvo determinan sus propiedades generales y su idoneidad para diferentes aplicaciones. | La composición química afecta directamente a las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión y otras características de rendimiento de la pieza impresa final. Por ejemplo, los polvos de aleaciones metálicas con elementos específicos pueden ofrecer una gran resistencia o una biocompatibilidad mejorada para implantes médicos. |
Aplicaciones de Polvos de impresión 3D
| Industria | Aplicaciones |
|---|---|
| Aeroespacial | Álabes de turbinas, toberas de reactores, armazones estructurales |
| Automoción | Creación de prototipos, piezas personalizadas como engranajes |
| Médico | Cofias dentales, implantes, prótesis |
| Herramientas | Modelos de fundición, moldes de inyección, plantillas y utillajes |
| Arquitectura | Maquetas, elementos decorativos de construcción |
| Productos de consumo | Diseños personalizados, prototipado rápido |
Especificaciones del polvo de impresión 3D
Los materiales en polvo utilizados en la fabricación aditiva deben cumplir estrictas especificaciones de distribución del tamaño de las partículas, morfología, fluidez y pureza. A continuación se enumeran las gamas de tamaños, normas y grados típicos:
| Tipo de material | Tamaño de las partículas (μm) | Normas | Grados comunes |
|---|---|---|---|
| Polvos de polímero | 20-150 | ASTM D638 | PA12, PLA, ABS, PC |
| Polvos metálicos | 10-45 | ASTM F3049 | Ti-6Al-4V, 17-4PH, 316L |
| Polvos cerámicos | 10-150 | ASTM F2792 | Circonio, alúmina, TCP |
| Polvos de moldeo | 140-200 | ASTM B213 | Arena de sílice, arena de circón |
Proveedores mundiales de polvos de impresión 3D
Existen tanto grandes proveedores mundiales como pequeños fabricantes de polvo especializados que dan servicio a la industria de fabricación aditiva:
Grandes productores de polvo
| Empresa | Materiales |
|---|---|
| Sandvik | Aleaciones de níquel y titanio |
| Pulvimetalurgia GKN | Aceros para herramientas, acero inoxidable |
| Höganäs | Aceros inoxidables, aleaciones |
| Aditivo para carpinteros | Cromo cobalto, titanio, etc. |
| BASF | Poliamidas ultrafinas |
Productores de polvos especiales
| Empresa | Materiales |
|---|---|
| Tecnología LPW | Aluminio, titanio, aleaciones de Ni |
| Praxair | Titanio, superaleaciones de níquel |
| Arcam AB | Aleaciones de titanio, CoCr, aluminio |
| 3DXtech | Plásticos como ABS, nailon, etc. |
Análisis de costes de los polvos metálicos para impresión 3D
| Factor | Descripción | Impacto en el coste |
|---|---|---|
| Costo material | Se refiere al precio base por kilogramo del propio polvo de aleación metálica. | El coste de los polvos de aleaciones metálicas puede variar significativamente en función de la composición específica de la aleación. Los polvos de materiales de uso común, como el acero inoxidable o el aluminio, suelen ser más asequibles que los de aleaciones de alto rendimiento, como las superaleaciones de níquel o el aluminuro de titanio. Además, la presencia de elementos de tierras raras o los complejos procesos de fabricación pueden incrementar aún más el coste del polvo. |
| Volumen de polvo | La cantidad de polvo de aleación metálica necesaria para un trabajo de impresión específico influye directamente en el coste global del material. | La optimización cuidadosa del diseño y la minimización de las estructuras de soporte pueden ayudar a reducir el volumen total de polvo necesario, lo que se traduce en un ahorro de costes. Además, la utilización de sistemas de recuperación de polvo que capturan y reutilizan el polvo no impreso puede ser beneficiosa para la producción de grandes volúmenes. |
| Elección del proveedor | Seleccionar un proveedor de polvo metálico de confianza puede repercutir en los costes. | Negociar acuerdos de compra a granel o explorar proveedores alternativos con estrategias de precios competitivas puede ayudar a optimizar los costes de material. Es fundamental equilibrar el precio con factores como la calidad del polvo, la consistencia y la asistencia técnica que ofrece el proveedor. |
| Características del polvo | Las propiedades específicas del polvo de aleación metálica pueden influir en su coste. | Los polvos más finos suelen requerir procesos de fabricación más complejos y pueden ser más caros. Además, los polvos con distribuciones granulométricas estrechas o tratamientos superficiales específicos para mejorar la fluidez pueden tener un precio superior. |
| Cantidad mínima de pedido | Algunos proveedores pueden tener cantidades mínimas de pedido para los polvos de aleaciones metálicas. | Esto puede suponer un coste, sobre todo en el caso de prototipos o series de producción de bajo volumen. Explorar proveedores con cantidades mínimas de pedido más pequeñas o colaborar con otros usuarios para compartir compras al por mayor pueden ser estrategias rentables. |
| Costes de postprocesamiento | Las piezas metálicas impresas con polvos de impresión 3D suelen requerir pasos de posprocesamiento como el tratamiento térmico o el prensado isostático en caliente (HIP) para conseguir unas propiedades mecánicas óptimas. | El coste de estos pasos de posprocesamiento debe tenerse en cuenta en el análisis general. En algunos casos, la necesidad de un procesamiento posterior exhaustivo puede anular las posibles ventajas económicas de la impresión 3D en comparación con los métodos de fabricación tradicionales. |
Pros y contras de Polvos de impresión 3D
| Pros | Contras |
|---|---|
| Flexibilidad de diseño: Los polvos de impresión 3D permiten crear geometrías complejas con características intrincadas que son difíciles o imposibles de conseguir con los métodos de fabricación tradicionales. Esto abre las puertas a diseños innovadores y componentes ligeros en diversas industrias. | Selección limitada de materiales: En comparación con las técnicas de fabricación tradicionales, la selección de polvos de impresión 3D sigue evolucionando. Aunque se dispone de una amplia gama de materiales, algunas aleaciones o materiales especiales pueden no ser fácilmente accesibles o requerir cualificación para procesos de impresión específicos. |
| Eficiencia del material: Los polvos de impresión 3D favorecen la fabricación de formas casi netas, minimizando el desperdicio de material en comparación con técnicas sustractivas como el mecanizado. Esto es especialmente beneficioso para materiales caros o de alto rendimiento. | Mayor coste: Los propios polvos de impresión 3D pueden ser más caros que los materiales a granel debido al procesamiento adicional que conlleva su producción. Además, el equipo de impresión 3D y los pasos posteriores al procesamiento pueden contribuir a aumentar los costes generales de fabricación, especialmente en el caso de la producción de bajo volumen. |
| Propiedades a medida: Las propiedades de los polvos de impresión 3D pueden controlarse con precisión mediante ajustes en el proceso de fabricación y la composición del polvo. Esto permite crear materiales con características específicas como alta resistencia, diseño ligero o biocompatibilidad para aplicaciones médicas. | Acabado superficial: El acabado superficial de las piezas impresas con polvos de impresión 3D puede ser más rugoso que el de los componentes mecanizados o fundidos. Pueden ser necesarias técnicas de posprocesamiento adicionales, como el pulido o el mecanizado, para lograr la calidad superficial deseada. |
| Creación rápida de prototipos: Los polvos de impresión 3D son ideales para la creación rápida de prototipos de piezas complejas. Esto permite iteraciones de diseño más rápidas y plazos de comercialización más cortos para los nuevos productos. | Cuestiones de seguridad: La manipulación de algunos polvos de impresión 3D puede plantear riesgos de seguridad debido a su potencial inflamabilidad, riesgos de inhalación e irritación cutánea. Es esencial disponer de equipos de protección personal adecuados y respetar los protocolos de seguridad. |
| Gestión de inventarios: La impresión 3D permite la producción bajo demanda utilizando polvos fácilmente disponibles. Esto reduce la necesidad de gestionar un amplio inventario de piezas prefabricadas. | Control de procesos: Los procesos de fabricación aditiva con polvos de impresión 3D requieren un control minucioso de parámetros como la potencia del láser, la velocidad de escaneado y el grosor de las capas. Las incoherencias en estos parámetros pueden afectar a la calidad y el rendimiento de la pieza impresa final. |
PREGUNTAS FRECUENTES
P: ¿Cuál es el plástico más utilizado para los polvos de impresión 3D?
R: La poliamida 12 (PA12, nailon 12) es el polvo de plástico más popular, con excelentes propiedades y compatibilidad con el proceso SLS.
P: ¿Cuál es la diferencia entre el polvo virgen y el reciclado?
R: Los polvos vírgenes son polvos frescos y sin usar, en comparación con los polvos reciclados que proceden de piezas impresas anteriormente en 3D. El polvo virgen es más caro, pero ofrece una calidad mayor y más uniforme.
P: ¿Cómo se fabrican los polvos metálicos para la fabricación aditiva?
R: Los polvos metálicos se fabrican mediante atomización con gas o agua para producir finas partículas esféricas de aleaciones a partir de materias primas fundidas a alta presión. Los polvos pueden someterse a tratamientos especializados para modificar la distribución del tamaño, la morfología, el flujo o la composición.
P: ¿Qué precauciones deben tomarse al manipular polvos?
R: Los procedimientos de manipulación de polvos deben tener como objetivo minimizar la exposición, contener las fugas y los derrames, garantizar el uso de mascarillas/equipos de protección personal adecuados, proporcionar una ventilación adecuada y aplicar buenas prácticas de limpieza. Algunos polvos metálicos pueden arder o explotar si se manipulan de forma imprudente.
P: ¿Qué tamaños de partículas de polvo son óptimos?
R: Los tamaños de partícula que oscilan entre 10 micras y unas 100 micras suelen ofrecer los mejores resultados para extender capas finas de manera uniforme. Las partículas nanométricas más finas pueden aglomerarse, mientras que las partículas grandes reducen la resolución. Es esencial adaptar el tamaño de las partículas a los requisitos de la impresora 3D.
P: ¿Cómo afectan los polvos a las propiedades de las piezas?
R: Las características del polvo influyen directamente en la densidad, el acabado superficial, la precisión, las propiedades mecánicas, la microestructura y el rendimiento de los componentes impresos. Las aleaciones personalizadas graduadas y los recubrimientos de partículas permiten adaptar las propiedades de los materiales en la fabricación aditiva.
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