Polvo de AlSi10Mg: Resumen técnico

Visión general del polvo de AlSi10Mg

AlSi10Mg es una aleación de aluminio en polvo compuesta principalmente de aluminio junto con silicio y magnesio como principales elementos de aleación. Se utiliza ampliamente en fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, gracias a su excelente resistencia, durabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión.

El polvo de AlSi10Mg puede procesarse mediante fusión selectiva por láser (SLM), fusión por haz de electrones (EBM) y el sinterizado directo de metales por láser (DMLS) para crear piezas metálicas complejas con detalles finos y geometrías personalizadas. Sus propiedades lo hacen adecuado para aplicaciones aeroespaciales, automovilísticas, médicas e industriales.

Este artículo ofrece una descripción técnica completa del polvo de AlSi10Mg que abarca su composición, propiedades, aplicaciones, precios, proveedores y otra información clave para ingenieros de materiales, diseñadores de productos y profesionales de la impresión 3D.

AlSi10Mg Polvo Detalles clave:

• Composición: Aluminio con silicio 9-11%, magnesio 0,2-0,45%
• Forma de las partículas: Esférica, alta fluidez
• Tallas: 15-45 micras
• Densidad: 2,67 g/cc
• Punto de fusión: ~615°C
• Fuerza: Media a alta
• Usos: Impresión 3D aeroespacial, automovilística e industrial

Composición del polvo de AlSi10Mg

La composición del polvo AlSi10Mg consiste principalmente en aluminio con adiciones de silicio y magnesio como elementos de aleación. A continuación se indica el intervalo de composición nominal:

Elemento	Peso %
Aluminio (Al)	Base/resto
Silicio (Si)	9-11%
Magnesio (Mg)	0.2-0.45%
Otros (Fe, Mn, etc.)	< 0,55% total

El silicio se añade al aluminio para mejorar la colabilidad y las propiedades mecánicas, como el límite elástico y la dureza. Aumenta la fluidez durante la fusión y mejora las características de alimentación.

La adición de magnesio produce un endurecimiento por precipitación que refuerza la aleación mediante tratamiento térmico. El magnesio también mejora la resistencia a la corrosión.

Puede haber trazas de hierro, manganeso y otros elementos como impurezas hasta un máximo de 0,55%. Los niveles de aleación pueden variar para adaptar las propiedades a los requisitos de la aplicación.

Gama de composición nominal del polvo de aleación AlSi10Mg

Elemento	Mínimo wt%	Máximo wt%
Aluminio	Bal.	Bal.
Silicio	9	11
Magnesio	0.2	0.45
Otros	–	0.55

Propiedades del polvo de AlSi10Mg

El AlSi10Mg presenta propiedades que lo hacen adecuado para aplicaciones exigentes en los sectores aeroespacial, automovilístico e industrial. A continuación se destacan las propiedades clave:

Propiedades mecánicas

• Gran resistencia y dureza
• Buena ductilidad en estado recocido
• Excelente soldabilidad
• Alta resistencia a la fatiga

Propiedades físicas

• Densidad: 2,67 g/cc
• Punto de fusión: ~615°C
• Conductividad térmica: 130 W/m-K
• Coeficiente de dilatación térmica: 21-24 x 10^-6 K^-1

Otros

• Buena resistencia a la corrosión
• Excelente imprimibilidad y acabado superficial
• Biocompatible per ISO 10993 y ASTM F67
• No magnético

La densidad es comparable a la de aleaciones de aluminio como AlSi12 y AlSi7Mg. El punto de fusión también es similar al de las aleaciones de fundición estándar Al-Si. Estas propiedades permiten el procesamiento y la consolidación mediante sinterización y fusión.

Resumen de las principales propiedades del polvo de AlSi10Mg

Propiedad	Valores típicos
Densidad	2,67 g/cc
Punto de fusión	~615°C
Conductividad térmica	130 W/m-K
Resistividad eléctrica	4-8 x 10^-8 Ωm
Módulo de Young	70-80 GPa
Relación de Poisson	0.33
Límite elástico	215-365 MPa
Resistencia a la tracción	330-430 MPa
Alargamiento	8-10%
Dureza	80-100 Brinell

Nota: Las propiedades dependen de la composición exacta, el método de fabricación, la orientación de la estructura, el tratamiento térmico, etc. Los valores indicados son típicos o estándar.

Las propiedades mecánicas, como el alto límite elástico y la resistencia a la tracción, junto con una buena ductilidad, hacen que el AlSi10Mg sea adecuado para piezas de alto rendimiento en todas las industrias. La aleación puede endurecerse por envejecimiento para aumentar aún más su resistencia. La adición de silicio crea una capa protectora de óxido que le confiere una excelente resistencia a la corrosión. En general, AlSi10Mg ofrece una combinación versátil de propiedades para la AM metálica.

Aplicaciones del polvo de AlSi10Mg

Las características de ligereza, resistencia e imprimibilidad del polvo de AlSi10Mg lo convierten en una de las aleaciones más utilizadas en la fabricación aditiva. Algunas aplicaciones típicas son:

Aeroespacial: Álabes de turbina, toberas de cohete, soportes estructurales, componentes de satélite, piezas de UAV

Automóvil: Piezas del tren de potencia, pistones, turbocompresores, intercambiadores de calor

Industrial: Robótica, utillaje, plantillas y dispositivos, ejes de transmisión

Médico: Implantes ortopédicos, prótesis, instrumental quirúrgico

Otros: Disipadores térmicos, colectores hidráulicos, carcasas, canales de refrigeración

El AlSi10Mg permite geometrías complejas y optimizadas que mejoran el rendimiento y la eficacia en las aplicaciones mencionadas. Las finas estructuras que permite la impresión 3D mejoran la transferencia de calor, el flujo de fluidos y otras propiedades.

La excelente relación resistencia-peso del AlSi10Mg reduce el peso de los componentes al tiempo que mantiene las prestaciones mecánicas. Esto ayuda a mejorar el ahorro de combustible en vehículos y a reducir los costes de lanzamiento en aplicaciones espaciales.

 Aplicaciones de AlSi10Mg en distintos sectores industriales

Sector	Aplicaciones típicas
Aeroespacial	Álabes de turbinas, soportes estructurales, toberas de cohetes, satélites
Automoción	Cadena cinemática, pistones, turbocompresores, intercambiadores de calor
Industrial	Robótica, herramientas, plantillas y utillajes
Médico	Implantes ortopédicos, prótesis
General	Disipadores térmicos, colectores hidráulicos, carcasas

El AlSi10Mg está certificado para aplicaciones aeroespaciales y cumple normas como AMS4967 y AMS4169. Amplias cualificaciones y pruebas validan su rendimiento en entornos extremos. La biocompatibilidad según ISO 10993 y ASTM F67 permite su uso en dispositivos médicos e implantes. En general, el AlSi10Mg ofrece una solución versátil de material ligero para aplicaciones críticas.

Procesabilidad del polvo de AlSi10Mg

El polvo de AlSi10Mg puede procesarse mediante los principales métodos de fabricación aditiva de metales como:

• Fusión selectiva por láser (SLM)
• Sinterización directa de metales por láser (DMLS)
• Fusión por haz de electrones (EBM)

Métodos basados en láser: SLM y DMLS utilizan un láser de alta potencia para fusionar selectivamente regiones de un lecho de polvo y construir piezas capa a capa. El material consolidado tiene propiedades comparables a las aleaciones de aluminio convencionales. La SLM suele utilizar una mayor potencia láser para la fusión completa. El DMLS tiene una potencia menor para sinterizar las partículas de polvo.

Fusión por haz de electrones: La EBM utiliza un haz de electrones como fuente de calor para fundir y fusionar el material. Puede alcanzar mayores velocidades de fabricación que los procesos láser, ya que fusiona cada capa rápidamente. Las propiedades del material son similares a las de SLM y DMLS.

Parámetros de impresión: Parámetros típicos de SLM - Potencia del láser 175-350 W, Velocidad de exploración 700-1500 mm/s, Grosor de capa 20-100 μm. Para EBM: potencia del haz 3-7 kW, velocidad de exploración 1000-2500 mm/s, grosor de capa 50-200 μm.

Otros métodos: El polvo de AlSi10Mg también puede utilizarse en la inyección de aglutinante, en la que se deposita selectivamente un aglutinante líquido para dar forma a la pieza. A continuación, se sinteriza la pieza "verde". También es posible la deposición por pulverización en frío.

Procesos AM compatibles con el polvo de aleación AlSi10Mg

Proceso	Fuente de calor	Descripción
SLM	Láser	Fusión selectiva por láser
DMLS	Láser	Sinterización directa de metales por láser
EBM	Haz de electrones	Fusión por haz de electrones
Chorro aglomerante	Aglutinante líquido	Aglutinante impreso, luego sinterizado
Aerosol frío	Cinética	Polvo pulverizado sobre el sustrato

El polvo de AlSi10Mg presenta una alta absorbencia al haz láser/electrónico, así como una excelente densidad de flujo y empaquetamiento. El resultado es una buena distribución en el lecho de polvo y una fusión/sinterización eficaz. El tamaño de las partículas y la morfología esférica también desempeñan un papel clave.

En general, el AlSi10Mg ofrece una excelente procesabilidad mediante PBF y métodos relacionados para fabricar geometrías complejas con un buen acabado superficial y resolución de características.

Características y calidad del polvo

El polvo de AlSi10Mg utilizado en los procesos de AM presenta las siguientes características:

• Morfología esférica del polvo con superficie lisa
• Fluidez con aglomeración mínima
• Densidad aparente ~1,2-1,6 g/cc
• Densidad del grifo ~2,2-2,7 g/cc
• Distribución uniforme de la composición
• Alta pureza con baja porosidad interna
• Distribución controlada del tamaño de las partículas

Forma de las partículas: La morfología esférica del polvo proporciona un buen flujo y esparcimiento por el lecho de polvo. El resultado es una fusión y unas propiedades del material uniformes. La atomización con gas se utiliza habitualmente para conseguir una esfericidad >90%.

Fluidez: Los polvos de alta fluidez se esparcen uniformemente y se empaquetan densamente en plataformas de lecho de polvo. Los caudales típicos son de 23-27 s/50 g a través del embudo Hall.

Tamaño de las partículas: La distribución del tamaño de las partículas suele ser de 10-45 μm o 15-45 μm. Las partículas más grandes ~35-45 μm mejoran el flujo, mientras que las más pequeñas ~15-25 μm mejoran la densidad y la resolución.

Control de la composición: El control estricto de la composición dentro de las especificaciones maximiza el rendimiento del material. Se garantiza la distribución uniforme de los elementos de aleación.

Pureza: Alta pureza con baja porosidad e inclusiones que evita defectos de proceso. Contenido de oxígeno <1000 ppm.

Características y propiedades típicas de los polvos de AlSi10Mg

Parámetro	Valor típico	Papel
Forma de las partículas	Esférico >90%	Fluidez, densidad
Tamaño de las partículas (μm)	15-45	Densidad, resolución
Caudal (s/50g)	23-27	Envasado en lecho de polvo
Densidad aparente (g/cc)	1.2-1.6	Reciclabilidad
Densidad del grifo (g/cc)	2.2-2.7	Densidad verde
Pureza	>99,5%	Reducción de defectos
Oxígeno (ppm)	<1000	Fusión limpia

Parámetros como la distribución de la forma de las partículas (PSD) y la relación de Hausner indican la calidad del polvo. El estricto control de la atomización con gas da como resultado una gran uniformidad entre lotes. El polvo se suministra con un informe de composición y certificados de análisis (COA) específicos de cada lote.

Proveedores de polvo de AlSi10Mg

Algunos de los principales proveedores mundiales de polvos de AlSi10Mg para AM son:

Met3DP

• Nombre comercial: Polvo de aluminio atomizado 5056
• Rango de tamaños (μm): 15-45, 23-53
• Envasado: Botellas de 5 kg a cajas de 1 tonelada métrica con argón

Aditivos GE

• Nombre del producto: AlSi10Mg
• Rango de tamaños (μm): 15-45
• Envasado: botellas de 10 kg con argón

Sandvik Osprey

• Producto: Osprey AlSi10Mg
• Partículas: Esféricas, D50 40 μm
• Envasado: Botellas llenas de argón

Tecnología LPW

• Producto: AlSi10Mg AM Polvo
• Rango de tamaños (μm): 15-45
• Envasado: botellas de 2 - 12 kg en argón

Soluciones SLM

• Producto: SLM AlSi10Mg
• Rango de tamaños (μm): 15-45
• Envasado: latas de 10 litros, botellas de 2 kg

AlSi10Mg polvo proveedores y especificaciones

Proveedor	Producto	Tamaño (μm)	Embalaje
Met3DP	AlSi10Mg	15-45	Botellas/cajas con Ar
Aditivos GE	AlSi10Mg	15-45	Botellas de 10 kg con Ar
Sandvik Osprey	Osprey AlSi10Mg	D50 40	Botellas de argón
LPW	AlSi10Mg AM	15-45	Botellas de 2-12 kg en Ar
Soluciones SLM	SLM AlSi10Mg	15-45	Latas/botellas con Ar

Los fabricantes pueden suministrar a petición variaciones personalizadas de AlSi10Mg con fracciones o distribuciones de partículas optimizadas.

AlSi10Mg Polvo Precios

El precio del polvo de AlSi10Mg para el procesado AM suele oscilar entre los 2.000 y los 3.000 euros. $90-150 por kg en función de la cantidad y el fabricante.

Consideraciones sobre los precios:

• Cantidad de polvo - Los precios se reducen para los pedidos al por mayor debido a los menores costes de embalaje
• Variantes de composición - Las adiciones u optimizaciones menores pueden aumentar el coste
• Calidad y certificación - Una mayor pureza/consistencia aumenta el coste
• Fabricante - Los proveedores premium suelen tener precios más altos
• Envasado - El envasado especializado (latas, botellas, etc.) repercute en el precio

Precios indicativos:

Cantidad	Precio por kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
1.000+ kg	$90-110

El envío, los impuestos y cualquier requisito especial de certificación pueden aumentar el coste final de entrega. Los grandes pedidos OEM suelen obtener descuentos de los fabricantes a través de contratos.

Precios del polvo de AlSi10Mg en función de la cantidad del pedido

Cantidad del pedido	Precio por kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
1.000+ kg	$90-110

Met3DP AlSi10Mg Polvo Precio:

Polvo metálico	Tamaño	Cantidad	Precio/kg	Tamaño	Cantidad	Precio/kg
AlSi10Mg	15-45μm	1KG	70	15-53 µm	1KG	51
		10KG	42		10KG	33
		100KG	34.6		100KG	23.5

Elección del polvo de AlSi10Mg

Las consideraciones clave para elegir el polvo de AlSi10Mg incluyen:

Requisitos para la solicitud: Necesidades de rendimiento como resistencia, dureza, ductilidad, vida a la fatiga, etc. Las aplicaciones también pueden exigir certificaciones específicas de los materiales.

Variables del proceso AM: Adaptación de la gama de tamaños, la forma y la distribución de las partículas al modelo de impresora, el grosor de la capa, la potencia del haz y los parámetros relacionados.

Calidad y coherencia: Los lotes de polvo que cumplen de forma fiable la composición, pureza, características de las partículas, etc. son fundamentales para el uso en producción.

Disponibilidad y plazos de entrega: Para los prototipos, la disponibilidad de pequeñas cantidades puede ser clave, mientras que la producción necesita pedidos a granel y un suministro estable a largo plazo.

Precios: El precio por kg dependerá de la cantidad, los gastos de envío, los márgenes del proveedor, etc. Los grandes contratos OEM obtienen mejores precios.

Asistencia técnica: Los fabricantes con gran experiencia técnica en la producción de polvo metálico y AM pueden orientar sobre las mejores opciones de polvo.

A la hora de seleccionar el polvo de AlSi10Mg, se recomienda trabajar con proveedores establecidos y colaborar en las primeras fases del proceso de diseño de la pieza de AM.

Ventajas e inconvenientes del polvo de AlSi10Mg

Pros

• Alta resistencia con buena ductilidad
• Excelente resistencia a la corrosión
• Fácilmente soldable y mecanizable
• Buenas propiedades térmicas
• Ampliamente cualificado para uso aeroespacial
• Biocompatible para implantes médicos

Contras

• Menor límite elástico que las aleaciones AlSi7Mg y AlSi12
• Susceptible a defectos de porosidad durante la impresión
• La alta reflectividad exige una mayor potencia láser
• No es óptimo para aplicaciones de alta temperatura >150°C
• Más caros que los polvos de aluminio sin alear

Métodos de producción de polvo de AlSi10Mg en impresión 3D

El polvo de AlSi10Mg para impresión 3D suele producirse mediante dos métodos principales:

1. Atomización de gases

La atomización con gas es una técnica muy utilizada para producir polvos metálicos de alta calidad, incluido el AlSi10Mg. En este proceso, se inyecta una corriente fundida de aleación de AlSi10Mg en una cámara presurizada llena de un gas inerte, como nitrógeno o argón. El gas a alta presión atomiza el metal fundido en finas gotitas, que luego se solidifican en partículas esféricas de polvo.

2. Atomización por plasma

La atomización por plasma es un proceso similar a la atomización por gas, pero utiliza una antorcha de plasma en lugar de una corriente de gas a presión. La antorcha de plasma genera un gas ionizado extremadamente caliente que atomiza el metal fundido en partículas de polvo aún más finas. Este método es especialmente adecuado para producir polvos con partículas de tamaño muy pequeño.

Equipos para la producción de polvo de AlSi10Mg

La producción de polvo de AlSi10Mg para impresión 3D requiere equipos especializados, entre los que se incluyen:

• Horno de fusión: Se utiliza un horno de alta temperatura para fundir la aleación AlSi10Mg a la temperatura de colada deseada.

• Cámara de atomización: Esta cámara presurizada aloja la boquilla de atomización y la antorcha de gas inerte o plasma para atomizar el metal fundido.

• Sistema de recogida de polvo: Un sistema de filtros y colectores captura las partículas de polvo atomizadas y las separa de la corriente de gas.

• Clasificación y acondicionamiento del polvo: El polvo recogido se clasifica y acondiciona para garantizar una distribución granulométrica y una fluidez uniformes.

Consideraciones adicionales

• Materia prima: La pureza y la composición de la aleación AlSi10Mg de partida influyen significativamente en la calidad del polvo resultante.

• Parámetros de atomización: Los parámetros de atomización, como la presión del gas, los ajustes de la antorcha de plasma y el diseño de la boquilla, influyen en el tamaño de las partículas, la morfología y las propiedades del polvo.

• Post-procesamiento: El polvo puede someterse a otros pasos de procesamiento, como tamizado, tratamiento térmico o modificación de la superficie, para mejorar sus características para aplicaciones específicas de impresión 3D.

Preguntas frecuentes

Q. ¿Cuál es la composición química del polvo de AlSi10Mg?

A. La composición típica es aluminio base con 9-11% de silicio y 0,2-0,45% de magnesio. El resto son otros oligoelementos en <0,55% total.

Q. ¿Cuál es la densidad del polvo de AlSi10Mg y AlSi10Mg?

A. La densidad es de unos 2,67 g/cc tanto para la aleación a granel como para la forma en polvo.

Q. ¿Cuáles son las propiedades mecánicas de las piezas de AlSi10Mg fabricadas por AM?

A. El AlSi10Mg impreso tiene una resistencia a la tracción de 330-430 MPa, un límite elástico de 215-365 MPa y un alargamiento de 8-10% en el estado tal cual. El tratamiento térmico puede mejorar aún más las propiedades.

Q. ¿Qué tamaño de partícula se recomienda para el polvo de AlSi10Mg en AM?

A. Se suele utilizar una gama de tamaños de partícula de 15-45 micras, aunque las distribuciones de tamaño pueden optimizarse para impresoras específicas y requisitos de espesor de capa.

Q. ¿Pueden mecanizar/soldar piezas de AlSi10Mg AM?

A. Sí, las piezas de AlSi10Mg fabricadas mediante impresión 3D se pueden mecanizar y soldar mediante métodos convencionales tras un tratamiento térmico de alivio de tensiones adecuado.

Q. ¿Es reutilizable el polvo de AlSi10Mg?

A. El polvo de AlSi10Mg puede reciclarse normalmente entre 5 y 10 veces antes de que sea necesaria una renovación, dependiendo del proceso de AM y de los niveles de contaminación.

Conclusión

AlSi10Mg es un importante polvo de aleación de aluminio para la fabricación aditiva de metales, que se utiliza en aplicaciones aeroespaciales, de automoción, médicas e industriales. Entre sus principales ventajas se incluyen una elevada relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión, excelentes propiedades mecánicas y amplias certificaciones para aplicaciones exigentes.

La AM permite geometrías complejas optimizadas que no son posibles mediante fundición o mecanizado. El polvo de AlSi10Mg con características y composición de partículas controladas es fundamental para conseguir piezas sin defectos. Los principales proveedores mundiales ofrecen polvo de alta calidad adaptado a procesos de AM como DMLS y SLM.