polvos de titanio am para fabricación aditiva

Con una excepcional relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad, el titanio es un material muy valorado para la fabricación aditiva en aplicaciones aeroespaciales, médicas, de automoción e industriales. Esta descripción general explora los diferentes polvos de titanio, sus propiedades correspondientes, los tratamientos posteriores al procesamiento, los principales proveedores mundiales y ejemplos de casos de uso por industria.

Visión general de polvos de titanio am

Sus propiedades clave hacen del titanio un material ideal para los procesos de fusión de lecho de polvo y AM por deposición de energía dirigida:

• Alta resistencia, a menudo superior a la del titanio recocido y rivalizando con el Ti-6Al-4V.
• Baja densidad - alta relación resistencia-peso, peso reducido de la pieza impresa
• Resistencia a la corrosión - escudo protector de óxido superficial
• Biocompatibilidad: adecuado para dispositivos médicos e implantes
• Capacidad de aleación: adaptar propiedades como la resistencia y la dureza.
• Rentabilidad: menor desperdicio de material frente al mecanizado a partir de bloques
• Ratios compra-vuelo superiores a 90%+: los diseños optimizados ahorran peso y material

Junto con la libertad de diseño que ofrece la AM, el titanio abre nuevas posibilidades de aplicación.

Opciones de aleación de titanio en polvo para AM

Entre las aleaciones de titanio más utilizadas hoy en día se encuentran los grados comercialmente puros, las aleaciones alfa y alfa-beta y nuevos grados patentados como el titanio 6242.

Composiciones comunes de aleaciones de titanio

Aleación	Al%	V%	Fe%	O%	Otros
CP Ti Grado 1	–	–	≤ 0.20	≤ 0.18	–
CP Ti Grado 2	–	–	≤ 0.30	≤ 0.25	–
Ti-6Al-4V	5.5-6.5	3.5-4.5	≤ 0.25	≤ 0.13	–
Ti 6242	5.8-6.8	–	≤ 0.30	≤ 0.20	Mo, Zr

Las trazas de oxígeno, nitrógeno y carbono se limitan estrictamente para garantizar un procesamiento AM y unas propiedades mecánicas óptimas.

Especificaciones para polvos de titanio am

Para obtener componentes AM densos y sin defectos se necesita polvo de titanio esférico de gran pureza con una distribución controlada del tamaño de las partículas.

Distribución granulométrica del polvo de titanio

Medición	Especificación
Tamaños	15 - 45 μm
Tamaño medio de las partículas	25-35 μm
Forma de las partículas	Predominantemente esférico

La esfericidad favorece la distribución del polvo. La distribución controlada evita problemas de segregación durante la aplicación y la reciclabilidad.

Procedimientos de postprocesado para piezas de titanio AM

Entre las opciones de postratamiento más comunes para los componentes de titanio de fabricación aditiva se incluyen:

Métodos de tratamiento posterior

Aliviar el estrés

El envejecimiento a baja temperatura elimina las tensiones residuales del proceso de fabricación, evitando posibles alabeos y grietas.

Acabado de superficies

Mejora el acabado superficial para dimensiones de precisión, romper bordes afilados o mejorar el aspecto estético.

Prensado isostático en caliente

Densifica cualquier porosidad interna mediante la aplicación simultánea de temperatura elevada y presión isostática. Necesario para aplicaciones dinámicas de uso final.

Tratamiento térmico

Altera la microestructura del Ti-6Al-4V y otras aleaciones de titanio para mejorar propiedades mecánicas como la ductilidad y la vida a fatiga.

Mecanizado

Proporciona dimensiones y acabados superficiales de alta precisión para superficies de apoyo y sellado en piezas AM de forma casi neta.

Técnicas de fabricación aditiva de polvo de titanio

La impresión 3D metálica moderna utiliza la microsoldadura de titanio fino para construir componentes complejos. Dos enfoques comunes incluyen:

Comparación de las opciones de proceso de AM de titanio

Método	Descripción	Beneficios	Limitaciones
Cama de polvo Fusion	El láser o el haz electrónico fusionan regiones del lecho de polvo de forma selectiva según el modelo digital	Excepcionales capacidades geométricas y versatilidad de materiales adecuados para componentes funcionales de titanio de uso final.	Velocidades de fabricación más lentas que DED; limitaciones de tamaño de la bancada de la máquina
Deposición de energía dirigida	Una fuente de calor focalizada funde la boquilla de pulverización de polvo metálico	Posibilidad de componentes más grandes; área de acumulación. Ideal para reparaciones y revestimientos.	Acabado superficial más pobre; Mayor porosidad - requiere un amplio tratamiento posterior

En la actualidad, los métodos basados en láser son los más utilizados para imprimir aleaciones de titanio de gran pureza gracias a la precisión y el rendimiento del material.

Aplicaciones de polvos de titanio am

Gracias a las ventajas del material de titanio, como las elevadas prestaciones mecánicas por unidad de peso, combinadas con las libertades de diseño de la AM, las aplicaciones incluyen:

Industrias que adoptan piezas de titanio AM

Aeroespacial - soportes de motor, piezas de drones, componentes de satélites

Medicina y odontología - implantes, prótesis, instrumental quirúrgico

Automoción - equipo de deportes de motor, soportes personalizados

Petróleo y gas - herramientas, válvulas y bombas para aguas profundas

Generación de energía - impulsores ligeros, álabes de turbina

Las nuevas aleaciones de ingeniería, como Ti-6242, amplían aún más las capacidades del titanio en sectores de alto crecimiento.

Principales proveedores de polvos de impresión de titanio

Entre los principales productores de polvos esféricos de titanio para procesos AM fiables se encuentran:

Fabricantes de polvo de titanio

Empresa	Grados comunes	Precio/Kg
AP&C	Ti-6Al-4V, Ti-6242, Grado 2, 23	$50 – $350
El Grupo Linde	Ti-6Al-4V, Grado 2, 23, 5	$200 – $600
Polvo metálico wolframio	Ti-6Al-4V, Grado 5	$100 – $500
Sandvik	Ti-6Al-4V	$120 – $310

Los precios dependen en gran medida de las normas de pureza, los parámetros de tamaño del polvo, la química certificada y los volúmenes de compra.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Qué grado de aleación de titanio es mejor para piezas médicas o dentales AM?

El titanio de grado médico 5 con estrictos controles químicos se recomienda para aplicaciones de implantes bioinertes que requieren una biocompatibilidad óptima y un alto rendimiento a la fatiga.

¿Por qué es fundamental un bajo contenido de oxígeno en los polvos de impresión de titanio?

Un nivel elevado de oxígeno provoca un exceso de óxidos de titanio, lo que reduce la capacidad de fusión, la ductilidad, la resistencia a la fatiga y el rendimiento mecánico. El oxígeno se limita a niveles inferiores a 0,18-0,2%.

¿Qué aleaciones de titanio se benefician más de los tratamientos posteriores?

Los destacados tratamientos térmicos duales del Ti-6Al-4V aumentan la resistencia a la tracción al tiempo que mejoran la ductilidad. El titanio de grado 2 obtiene las mayores ganancias de resistencia a la tracción mediante el recocido de alivio seguido de la respuesta al envejecimiento.

¿Es necesario el acabado superficial para las piezas de titanio AM?

Ciertas aplicaciones requieren precisión dimensional, necesidades tribológicas, estéticas o de inactivación que se abordan mejor mediante la mejora de la superficie, incluido el mecanizado CNC de precisión, el esmerilado/pulido, la electroerosión, el granallado, la anodización, la oxidación electrolítica por plasma, etc.

¿Cómo se debe evaluar a los proveedores para imprimir los pedidos de polvo de titanio?

Entre las principales características críticas utilizadas por los fabricantes y diseñadores de aditivos para calificar a los proveedores de polvo de titanio más allá de un precio razonable se incluyen: morfología esférica, estricto control de la distribución del tamaño de las partículas, contenido extremadamente bajo de impurezas gaseosas (especialmente oxígeno y nitrógeno), trazabilidad de los lotes mediante un estricto sistema de gestión de la calidad, experiencia técnica receptiva, disponibilidad de muestras y certificaciones que demuestren protocolos de ensayo internos estandarizados.

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