Polvo metálico para impresión 3D en Canadá

Polvo metálico para impresión 3D

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditivaha revolucionado los procesos de fabricación de prototipos y aplicaciones de producción. A diferencia de las técnicas sustractivas tradicionales, que eliminan material, la impresión 3D construye componentes capa a capa a partir de un modelo 3D digital.

La impresión 3D de metales, en particular, ofrece la posibilidad de fabricar geometrías intrincadas y ligeras con gran solidez y resistencia térmica utilizando diversos polvos de aleación. El fino polvo metálico se funde selectivamente mediante una fuente de calor, como un láser o un haz de electrones, para fusionar las capas.

Canadá se está convirtiendo en un centro líder para la impresión 3D metálica, con proveedores de materiales, oficinas de servicios y fabricantes de piezas de uso final que adoptan esta tecnología. Este artículo ofrece una visión general de los polvos metálicos utilizados para aplicaciones de impresión 3D en Canadá.

Tipos de polvos metálicos utilizados en la impresión 3D

Para crear piezas metálicas impresas en 3D se utilizan varias aleaciones, entre ellas:

Aleación Polvo	Propiedades clave	Aplicaciones
Polvo de acero inoxidable	Resistencia a la corrosión, alta resistencia, resistencia al desgaste	Aeroespacial, automoción, productos de consumo
Polvo de aleación de aluminio	Ligero, alta conductividad térmica	Aeroespacial, automoción
Polvo de aleación de titanio	Elevada relación resistencia/peso, biocompatibilidad	Aeroespacial, implantes médicos
Cromo cobalto en polvo	Alta resistencia, resistencia al desgaste, biocompatibilidad	Implantes médicos, utillaje
Polvo de aleación de níquel	Resistencia al calor, resistencia a la corrosión	Aeroespacial, petróleo y gas
Polvo de cobre	Alta conductividad térmica y eléctrica	Electrónica, intercambiadores de calor

Los materiales metálicos en polvo más utilizados actualmente en la impresión 3D son los aceros inoxidables, las aleaciones de titanio, las superaleaciones de níquel y las aleaciones de cobalto-cromo. La elección depende de los requisitos mecánicos, la resistencia a la corrosión necesaria, el rendimiento a altas temperaturas, las consideraciones de peso, la biocompatibilidad y el coste.

Métodos de producción de polvos metálicos

Los polvos metálicos pueden producirse mediante diversos métodos, cada uno de los cuales da lugar a polvos con características diferentes, adecuados para los procesos de AM:

• Atomización de gas - El gas a alta presión rompe la corriente de metal fundido en finas gotas que se solidifican en partículas esféricas ideales para la impresión 3D
• Atomización del agua - Menos costoso pero produce partículas de forma más irregular
• Atomización por plasma - Permite atomizar aleaciones reactivas como el titanio y el aluminio en una atmósfera inerte.
• Atomización de gas de fusión por inducción de electrodos (EIGA) - Combina la fusión por inducción y la atomización con gas para pequeñas cantidades de aleaciones especializadas
• Fresado mecánico/aleación - Molienda con bolas de polvos metálicos para obtener microestructuras y formas de partículas específicas

Las técnicas de atomización permiten controlar con precisión la composición del polvo, la morfología, la estructura del grano, la distribución del tamaño de las partículas y las características de flujo necesarias para obtener piezas impresas en 3D de alta calidad.

Especificaciones del polvo metálico

Los polvos metálicos utilizados en la fabricación aditiva deben cumplir estrictas especificaciones para:

• Tamaño de las partículas - Normalmente de 10 a 45 micras
• Morfología - Las partículas esféricas y sin satélites permiten una buena fluidez y un empaquetamiento denso
• Composición química - Control estricto para obtener las propiedades mecánicas deseadas
• Microestructura - Depende de la velocidad de solidificación durante la atomización
• Características del flujo de polvo - Afecta a la uniformidad de extensión durante la impresión

Mantener la consistencia de estas características del polvo es crucial para obtener componentes metálicos impresos en 3D fiables y sin defectos.

Proveedores de Polvos metálicos en Canadá

Canadá cuenta con un número creciente de empresas dedicadas a la producción y el suministro de polvos metálicos para la industria de la AM:

Principales proveedores de polvo metálico en Canadá

Empresa	Ubicación	Materiales
ATI Polvos Metálicos	Barrie, Ontario	Aleaciones de níquel, cobalto y titanio
Tecnologías de superficie Praxair	Indianápolis, Indiana; producido en Canadá	Titanio, níquel, acero inoxidable, cromo-cobalto
Sandvik Osprey	Neath, Gales; almacén en Windsor, Ontario	Acero inoxidable, acero martensítico envejecido, cromo-cobalto, tántalo, niobio
Aditivo para carpinteros	Reading, Pensilvania; almacén en Ancaster, Ontario	Aceros inoxidables, cromo-cobalto, titanio, aluminio, cobre, aleaciones de níquel
Höganäs	Halmstad, Suecia; Toronto, Ontario	Acero inoxidable, acero para herramientas, acero de baja aleación
AP&C	Laval, Quebec	Titanio, tantalio, aleaciones de aluminio

Estos importantes productores de polvo metálico han establecido sus operaciones en Canadá para estar cerca del creciente mercado. Ofrecen una amplia gama de aleaciones que cumplen los requisitos de las aplicaciones de impresión 3D aeroespacial, médica, automovilística e industrial.

Además, Canadá alberga productores de polvos metálicos especializados como Nanosteel, Quebec Metal Powders y GKN Powder Metallurgy, centrados en aleaciones personalizadas. Universidades como McGill, UBC y Waterloo también tienen capacidad de producción de polvo con fines de investigación.

Coste de los polvos metálicos

Los polvos metálicos representan una parte importante de los costes operativos de la AM metálica. Los precios varían mucho en función de la composición, los requisitos de calidad y los volúmenes de compra:

Material	Precios
Acero inoxidable	$45 - $105 por kg
Titanio Ti64	$350 - $500 por kg
Superaleaciones de níquel	$90 - $250 por kg
Cromo cobalto	$110 - $350 por kg

El acero inoxidable y los polvos de acero de baja aleación son los más económicos, mientras que las aleaciones de titanio, níquel y cobalto utilizadas en aplicaciones críticas son mucho más caras.

Los polvos de alta calidad que cumplen estrictas especificaciones aeroespaciales y médicas exigen precios más elevados. Las aleaciones personalizadas y las compras de lotes pequeños también aumentan los costes de forma significativa. Reutilizar los polvos recuperados y de gran tamaño ayuda a reducir los gastos.

En general, los costes de la pólvora están bajando a medida que aumenta la producción. Pero el coste de los materiales sigue siendo un factor limitante, sobre todo para los pequeños compradores. Los grandes compradores tienen más posibilidades de obtener descuentos de los productores de polvo metálico.

Aplicaciones de la impresión 3D sobre metal en Canadá

La fabricación aditiva de metales está ganando adeptos en varias industrias de Canadá:

Aeroespacial

• Componentes complejos de titanio y aleaciones de níquel, como conductos, carcasas y accesorios estructurales.
• Aligerar geometrías complejas para ahorrar combustible
• Conjuntos de piezas reducidas consolidados en una sola pieza
• Reparaciones y piezas a medida para aviones antiguos

Médico

• Implantes ortopédicos como los de cadera, rodilla y columna vertebral de titanio y cromo-cobalto
• Implantes específicos para cada paciente adaptados a la anatomía mediante escáneres 3D
• Estructuras porosas para favorecer el crecimiento óseo
• Guías de corte y herramientas quirúrgicas impresas por encargo

Automoción

• Piezas ligeras de aluminio y titanio
• Herramientas personalizadas como plantillas, dispositivos, pinzas
• Producción de bajo volumen de soportes, carcasas y colectores
• Accesorios personalizados y componentes de ajuste

Petróleo y gas

• Componentes de acero inoxidable para válvulas, bombas y accesorios
• Piezas de aleación de níquel resistentes a la corrosión para equipos de boca de pozo
• Piezas de recambio únicas y personalizadas para plataformas marinas

Bienes de consumo

• Productos personalizados como joyas, figuras, herrajes impresos en metales preciosos
• Productos premium de acero inoxidable de edición limitada como relojes, bolígrafos, esculturas
• Ortodoncia personalizada, implantes dentales, componentes protésicos

Estas industrias están adoptando la AM metálica en Canadá por su libertad de diseño, consolidación de piezas, aligeramiento, aumento del rendimiento, personalización masiva y capacidad de inventario digital.

Proveedores de servicios de impresión 3D sobre metal en Canadá

Junto con los proveedores de piezas, Canadá cuenta con una sólida red de oficinas de servicios especializados centrados en la fabricación aditiva de metales:

Principales empresas de servicios de impresión 3D sobre metal en Canadá

Empresa	Ubicación	Materiales y procesos
3DSP	Toronto, Ontario	Titanio, Inconel, Acero inoxidable - Sinterizado directo de metales por láser
Tecnologías de fabricación aditiva	Ontario	Titanio, Acero, Aluminio, Inconel - Fusión Láser en Lecho de Polvo
Express Metal	Ontario	Acero inoxidable, acero para herramientas, titanio, aluminio - Fusión láser en lecho de polvo
Metalurgia canadiense	Vancouver	Acero inoxidable, aluminio, acero para herramientas - Fusión láser en lecho de polvo
Laboratorios Aurora	Vancouver	Titanio, aleaciones de níquel - Deposición directa de energía
Tecnologías Burloak	Ontario	Titanio, aluminio, acero, níquel - Deposición directa de energía
LaserCusing	Quebec	Acero inoxidable, aluminio, titanio - Fusión láser en lecho de polvo
Prototipos láser	Quebec	Titanio, aluminio - Deposición de energía dirigida

Estas oficinas de servicios atienden a clientes de los sectores aeroespacial, médico, automovilístico e industrial de todo Canadá, proporcionándoles acceso a diversas tecnologías de AM metálica para sus necesidades de prototipado y producción. Su experiencia y equipos de alta gama ayudan a que la impresión 3D de metal de calidad sea accesible para las empresas canadienses que desean adoptar la AM.

Tendencias y perspectivas de la AM metálica en Canadá

Canadá ha cultivado una sólida cadena de suministro de polvo metálico, una red de oficinas de servicios y una base de usuarios finales en las industrias aeroespacial y médica. Algunas de las tendencias clave que determinan el crecimiento de la impresión 3D metálica en Canadá son:

• Aumento de la adopción de tecnologías AM por parte de empresas aeroespaciales líderes como Bombardier, Pratt & Whitney y Bell Helicopter.
• Financiación de la investigación en AM metálica en universidades y laboratorios públicos canadienses
• Los proveedores internacionales de polvo se instalan en Canadá para aprovechar el creciente mercado
• Aparición de productores canadienses de polvo metálico centrados en aleaciones especializadas
• Ampliación de las oficinas de servicios a la producción en serie de componentes de uso final
• Más PYME exploran la AM para aligerar, personalizar y consolidar conjuntos
• Colaboración gubernamental e industrial a través de organizaciones como CRIAQ, NGen, CAMX
• Desarrollo de controles y normas de proceso específicos para la AM metálica
• Fabricación híbrida que combina la AM metálica con el mecanizado sustractivo CNC
• Simulaciones y software de flujo de trabajo para mejorar la calidad y la repetibilidad

La fabricación aditiva de metales en Canadá, con un interés cada vez mayor tanto por parte de los fabricantes ya establecidos como de los recién llegados, está preparada para un fuerte crecimiento continuo. Las continuas mejoras en materiales, procesos, herramientas de diseño y control de calidad contribuirán a ampliar las aplicaciones en los sectores aeroespacial, médico, automovilístico e industrial en general. El ecosistema de innovación y las capacidades de Canadá lo sitúan en una buena posición para ayudar a impulsar los avances en la impresión 3D de metales a nivel mundial.

Preguntas frecuentes sobre polvos metálicos para impresión 3D

He aquí las respuestas a algunas preguntas habituales sobre los polvos metálicos para AM:

P: ¿Qué rango de tamaño de partícula se recomienda para los polvos metálicos de impresión 3D?

R: El tamaño ideal de las partículas suele ser de 10 a 45 micras. Las partículas más finas empaquetan mejor pero fluyen peor, mientras que las más gruesas perjudican la densidad y el acabado superficial.

P: ¿Qué grado de esfericidad deben tener los polvos metálicos para los procesos de AM?

R: Una alta esfericidad y una superficie lisa favorecen la fluidez y el empaquetamiento del polvo. Los satélites y los aglomerados sueltos afectan a estas propiedades y deben reducirse al mínimo.

P: ¿Qué proceso de impresión metálica en 3D requiere polvos de mayor calidad?

R: La fusión de lecho de polvo por láser tiene los requisitos más estrictos en cuanto a características y consistencia del polvo para un funcionamiento sin problemas.

P: ¿Deben secarse los polvos metálicos antes de utilizarlos en impresión 3D?

R: Sí, se recomienda el secado para eliminar la humedad absorbida, que puede causar problemas durante el procesado. Se suele utilizar el secado al vacío o el horneado.

P: ¿Se pueden reciclar los polvos de impresión metálicos no utilizados?

R: Sí, el polvo no utilizado normalmente puede recuperarse, tamizarse y mezclarse con polvo fresco para su reutilización, lo que reduce los costes.

P: ¿Cómo se manipulan los polvos metálicos con elementos reactivos como el titanio o el aluminio?

R: Para evitar la oxidación o la contaminación, es necesaria una manipulación inerte especializada, como cajas de guantes y contenedores sellados.

P: ¿Cuál es la vida útil típica de los polvos metálicos no utilizados?

R: Si se almacenan adecuadamente en un entorno fresco, seco e inerte, los polvos pueden durar varios años antes de que se degraden sus propiedades. Se recomienda la gestión de inventario FIFO (primero en entrar, primero en salir).

P: ¿Es necesario manipular el polvo metálico para AM como material peligroso?

R: Se requieren precauciones debido a los riesgos de inflamabilidad y explosión de los polvos metálicos finos. Es imprescindible utilizar equipo de protección y procedimientos de seguridad adecuados.

P: ¿Qué nuevas aleaciones en polvo se están desarrollando para la AM metálica?

R: CuNiSi para contactos eléctricos, FeNiCoTi para imanes blandos, CoCrFeNi para aleaciones de alta entropía, CuCoMnNi para memoria de forma son algunos de los materiales emergentes.