Piezas de Inconel impresas en 3D

Visión general de inconel pieza impresa en 3d

Las piezas de Inconel impresas en 3D son componentes fabricados a partir de polvos de superaleación de Inconel mediante métodos de fabricación aditiva (AM). Los grados de Inconel ofrecen una excepcional resistencia al calor y a la corrosión combinada con una alta resistencia, lo que los hace idóneos para aplicaciones aeroespaciales, de generación de energía y otras aplicaciones exigentes.

Propiedades clave de las piezas de Inconel impresas en 3D:

• Alta resistencia mantenida a más de 700°C
• Resisten entornos agresivos como la oxidación y la corrosión
• Geometrías complejas producidas directamente a partir de modelos CAD
• Reducción de los plazos de entrega y de los ratios de compra frente al mecanizado sustractivo
• Elección de aleaciones Inconel 625, 718 y otras según las necesidades
• Requiere prensado isostático en caliente (HIP) para eliminar los huecos internos

Siga leyendo para obtener más información sobre las aleaciones Inconel más conocidas, propiedades mecánicas, postprocesado, usos y cualificación de piezas.

Tipos de aleación

Entre los grados de Inconel más utilizados en la fabricación aditiva se incluyen:

Aleación	Contenido en níquel	Características principales
Inconel 625	60% min	Excepcional resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación hasta 980°C
Inconel 718	50-55%	Resistencia máxima mantenida hasta 700°C, respuesta al endurecimiento por envejecimiento
Inconel 939	N/A	Alta temperatura de servicio final gracias a la excelente estabilidad de la estructura del grano grueso

Cuadro 1: Superaleaciones Inconel populares disponibles para procesamiento AM

Estas aleaciones ofrecen un rendimiento excepcional frente al calor y la corrosión, mejor que los aceros inoxidables. El Inconel 718 es el más utilizado en la actualidad, pero los nuevos grados ampliarán aún más sus posibilidades.

Propiedades de inconel pieza impresa en 3d

Propiedades clave de las piezas de Inconel impresas en 3D:

Propiedad	Descripción
Resistencia a altas temperaturas	Resistencia mantenida hasta 700°C para aleaciones endurecidas por envejecimiento
Resistencia térmica	Posibilidad de temperaturas de servicio superiores a 1000°C
Resistencia a la corrosión	Excelente es variedad de ambientes ácidos, marinos
Resistencia a la oxidación	Capa superficial protectora de óxido de cromo
Resistencia a la fluencia	Resistencia a la deformación bajo cargas a altas temperaturas
Dureza	Hasta Rockwell C 40-45 cuando se endurece por envejecimiento

Tabla 2: Resumen de las propiedades mecánicas y físicas que ofrecen las aleaciones Inconel AM

La combinación de fuerza, resistencia medioambiental y estabilidad a temperaturas extremas hace del Inconel un sistema de materiales excepcionalmente versátil para aplicaciones críticas.

Precisión de las piezas impresas

Precisión dimensional y tolerancias alcanzables con las aleaciones Inconel AM:

Parámetro	Capacidad
Precisión dimensional	±0,3% a ±0,5% según impresión
Espesor mínimo de pared	0,020 pulgadas a 0,040 pulgadas
Tolerancias	±0,005 pulgadas común
Acabado superficial	Hasta Ra 3,5 μm (140 μin) de acabado como impreso.

Tabla 3: Visión general de la precisión impresa y el acabado superficial de las piezas de Inconel AM

Los procesos posteriores, como el mecanizado y el acabado, pueden mejorar aún más la precisión y el acabado superficial. Los datos anteriores son indicativos; consulte los requisitos específicos de su aplicación con los proveedores candidatos.

Ensayo de una pieza de inconel impresa en 3D

La cualificación de los componentes de Inconel AM para su uso final requiere protocolos de ensayo estándar:

Prueba	Propósito	Métodos de muestreo
Análisis químicos	Verificar la química y la microestructura de la aleación	Espectrometría de emisión óptica, análisis de imágenes
Pruebas de tracción	Medir la resistencia a la tracción y el límite elástico	ASTM E8, ISO 6892
Pruebas de rotura por estrés	Determinar la resistencia a la rotura a lo largo del tiempo	ASTM E292
Resistencia a la fractura	Comprender la resistencia a la propagación de grietas	ASTM E1820
Pruebas de corrosión	Evaluar la pérdida de masa de material en entornos	ASTM G31, ASTM G48
Pruebas no destructivas	Detección de defectos superficiales/subsuperficiales	Pruebas de líquidos penetrantes, tomografías computarizadas

Tabla 4: Métodos de ensayo habituales para la cualificación de piezas impresas de Inconel AM

Los datos deben cumplir las especificaciones industriales aplicables, como AMS, ASME, AWS, etc., según dicten la aplicación final y el entorno operativo. Discutir las pruebas de validación necesarias con los proveedores de AM.

Aplicaciones

Industrias que utilizan piezas impresas en 3D de Inconel para entornos exigentes:

Industria	Componentes	Beneficios
Aeroespacial	Álabes de turbina, toberas de cohete	Mantiene la resistencia a altas temperaturas de funcionamiento
Generación de energía	Intercambiadores de calor, válvulas	Resistencia a la corrosión y a altas temperaturas
Petróleo y gas	Piezas de boca de pozo, componentes de fracturación	Soportan las duras condiciones del fondo del pozo
Automoción	Carcasas de turbocompresores	Gestiona el calor y los gases de escape
Procesado químico	Recipientes de reacción, conductos	Resistencia a las reacciones corrosivas

Cuadro 5: Visión general del uso de piezas de Inconel AM en distintos sectores

Las aleaciones Inconel producen componentes ligeros y de alto rendimiento que sustituyen a los herrajes fabricados convencionalmente que no son capaces de satisfacer las demandas de las aplicaciones.

Postprocesamiento de inconel pieza impresa en 3d

Operaciones secundarias habituales para piezas impresas en Inconel AM:

Proceso	Propósito	Método
Prensado isostático en caliente	Elimina los huecos internos y mejora la densidad	Gas inerte de alta presión y alta temperatura
Tratamiento térmico	Ajustar la microestructura y finalizar las propiedades	Recocido por disolución, perfiles de envejecimiento específicos de la aleación
Mecanizado	Mejorar la precisión dimensional y el acabado superficial	Centros de fresado/torneado CNC
Revestimientos	Mejora la resistencia al desgaste, la corrosión y el calor	Pulverización térmica, PVD, revestimientos CVD

Tabla 6: Técnicas de posprocesamiento recomendadas para piezas impresas con Inconel AM

Casi todas las piezas se someten a HIP y tratamiento térmico antes de su uso. Las comprobaciones adicionales de la subsuperficie, como las pruebas de penetración o las tomografías computarizadas, también informan de la certificación. Hable de los protocolos adaptados a su componente con los proveedores de AM.

Análisis de costes

Parámetro	Valor típico
Coste del polvo de Inconel	$100-500 por kg
Ratio de compra por vuelo	1.5 : 1
Tiempo de espera	4-8 semanas para las piezas impresas
Utilización de impresoras	50-75%
Prestación de acabado	30% del coste de la pieza impresa

Tabla 7: Factores de coste de la producción de piezas de Inconel AM

La importante reutilización del polvo contribuye a la rentabilidad. Las fases de acabado, como el mecanizado y los revestimientos, también suponen un gasto adicional: presupueste 30% o más por encima de los costes de impresión en función de la complejidad.

Ventajas e inconvenientes

Ventajas

• Soportan temperaturas de funcionamiento mucho más elevadas que las aleaciones inoxidables o de titanio
• Los componentes mantienen una alta resistencia en toda la gama de temperaturas
• Geometrías sin precedentes de los canales de refrigeración para mejorar la transferencia de calor
• Las piezas impresas igualan o superan las propiedades mecánicas de las piezas de fundición de Inconel.
• Herrajes impresos mucho más ligeros que los de fabricación tradicional
• Ratios compra-vuelo cercanos a 100% con muy poca pólvora desperdiciada.
• Reducción de los plazos de entrega gracias a los inventarios digitales a la carta

Desventajas

• Costes de material muy elevados, a partir de $100 por kg de polvo
• Baja productividad del sistema: unos 5 kg de polvo al día
• Se requiere una optimización significativa de los parámetros para nuevas piezas y aleaciones
• Amplias pruebas de cualificación obligatorias para la industria aeroespacial y nuclear
• Se requiere un alto nivel de destreza en el manejo de equipos AM especializados
• Reutilización del polvo hasta sólo 10-20 ciclos antes de la renovación
• La porosidad y las tensiones residuales requieren HIP y mecanizado de acabado

Preguntas frecuentes

P: ¿Qué tamaño de piezas de Inconel pueden imprimirse en 3D?

R: Los sistemas más modernos admiten volúmenes de fabricación de hasta 1.000 mm de diámetro por 600 mm de altura. Los componentes de mayor tamaño deben segmentarse en subconjuntos. Las plataformas multiláser siguen ampliando el tamaño de las piezas.

P: ¿Requiere la impresión en Inconel instalaciones o equipos especiales?

R: Por lo general, el Inconel se imprime en cámaras de gas argón inerte en lugar de con filtros o sistemas de vacío. Por lo demás, se aplican las máquinas estándar de metal AM sin adiciones exóticas. La manipulación de polvos finos requiere cuidado sin requisitos de sala específicos.

P: ¿Qué plazo de entrega cabe esperar para los pedidos de piezas de Inconel AM?

R: Los plazos de entrega habituales oscilan entre las 4 y las 10 semanas, en función del tamaño de la pieza, el postprocesado y las pruebas seleccionadas. Los inventarios digitales mitigan los retrasos, por lo que los componentes impresos se envían antes que las piezas de fundición con escasez de suministro.

P: ¿Qué sectores ofrecen las mejores oportunidades de negocio de Inconel AM?

R: Los sectores aeroespacial, espacial, petroquímico y nuclear impulsan la adopción de aleaciones de alto rendimiento como Inconel. El sector médico también ofrece crecimiento en el diseño de implantes certificados. Las piezas estándar de acero inoxidable y acero para herramientas ya son un producto básico, por lo que las aleaciones más exóticas ganan interés.

P: ¿Permite la AM aplicaciones novedosas de Inconel que antes no eran posibles?

R: La AM facilita canales de refrigeración conformados y estructuras internas huecas antes imposibles para mejorar la transferencia de calor en espacios reducidos. Las piezas también se utilizan en cohetes y satélites cuyo peso era tradicionalmente prohibitivo o cuyo mecanizado resultaba inaccesible. La I+D continua amplía aún más las capacidades futuras.

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