Geometrías de lo imposible II
Es complicado trasladar una visión tangible del impacto real que suponen las tecnologías de fabricación aditiva en la industria y el ser humano, más allá, y no es poco, de los datos estadísticos y del apoyo en difusión de los medios de comunicación sobre el terreno -como el Informe del sector de fabricación aditiva 2025 de Interempresas para el que se ha escrito este artículo-, y que apuntan crecimientos exponenciales de este macrosector que abarca numerosas disciplinas.
Son los desarrollos de cada entidad los que pone en valor cada cual, atentos a los avances del entorno competitivo, y a las propuestas y necesidades de las empresas a las que dirigen sus soluciones.
Las actuales tecnologías de fabricación aditiva permiten progresivamente el impulso de los nuevos procesos de fabricación en el marco de la incesante revolución industrial que, a su vez, retroalimentan mejoras técnicas, de materiales y procesos de la impresión 3D.
Como si de los espectaculares ejercicios de contorsionismo se tratase, que provocan estremecimiento y conmoción en el observador por sus formas imposibles en el cuerpo humano, la impresión 3D es, en esencia aristotélica, la geometría de lo imposible.
Innovación aditiva
Retomando el comentario anterior sobre las investigaciones y desarrollos de las ya multitudinarias empresas y centros de investigación que trabajan en fabricación aditiva, la particular apuesta del Instituto Tecnológico AIDIMME se remonta a los últimos años del siglo pasado, cuando inició sus actividades en el apasionante universo de la adición de capas.
Como en todo proceso industrial, la reducción de costes es una constante, y la reutilización de materiales un reto para la fabricación aditiva, especialmente en piezas metálicas, que suponen un encarecimiento del producto final frente a los polímeros.
Del cobre
Específicamente sobre este caso, el Centro viene investigando las variables que afectan a los fenómenos de fragilidad en piezas fabricadas con tecnologías basadas en lecho de polvo metálico y de poliamida fina, como en la iniciativa GAMMA, que ha logrado una metodología para minimizar estos efectos y permitir cierta circularidad.
Del mismo modo, el proyecto GreenLaser, actualmente en desarrollo, acaba de fabricar las primeras piezas de cobre puro reciclado mediante PDF-LB/M (láser verde) que serán sometidas a los ensayos pertinentes que determinen su nivel de calidad.
Utilizando polvo estándar de cobre para esta tecnología se ha conseguido mejorar el proceso con el polvo de fabricación reutilizado, con valores por debajo de 276 ppm (partes por millón) de O2 (oxígeno) y en piezas fabricadas por debajo de 148 ppm de O2, y una conductividad mayor al 90% IACS (International Annealed Copper Standard).
Es un reto fabricar piezas de cobre puro con PBF-LB/M, la tecnología más usada, ya que normalmente emplea un láser infrarrojo con una longitud de onda superior a 1.000 nm (nanómetros) que dificulta la adecuada absorción de energía por el cobre a estas longitudes de onda tan altas.
La incorporación de un láser verde es una alternativa de futuro para el cobre al disminuir la reflectancia, y aporta un recurso para procesar materiales que hasta ahora no se utilizaban en PBF-LB/M, generando nuevas oportunidades en sectores como el automotriz, el eléctrico, o el térmico, entre otros.
Del titanio
Otro de los magnos materiales sobre el que GreenLaser también va a investigar es el titanio.
En esta área, un reciente estudio coparticipado por especialistas del Instituto y un equipo internacional* aporta un nuevo método para fabricar partículas de polvo reforzadas para la tecnología PBF que implica dispersar y disolver nanopartículas de refuerzo a una matriz de Ti-6Al-4V con nanopartículas de SiC como complemento para desarrollar un nuevo compuesto de matriz de titanio (TMC).
Los métodos existentes para producir polvos de aleación de titanio reforzados con nanopartículas implican que el polvo sea una mezcla de dos componentes, la aleación de metal y la nanopartícula, mientras que el TMC se forma durante el procesamiento de PBF.
Este estudio presenta un nuevo método para fabricar partículas de polvo de PBF que evita la liberación de nanopartículas al hacerlas reaccionar con la matriz metálica durante el proceso, logrando un material compuesto en lugar de una mezcla, evitando así los riesgos inherentes a la liberación de nanopartículas en el proceso y manipulación para la salud y el medio ambiente.
En definitiva, se ha diseñado un composite de matriz de titanio (TMC) y un proceso para producir este material en formato polvo para ser utilizado como materia prima en tecnologías de fabricación aditiva basadas en la fusión de lechos de polvo mediante haz de electrones (PBF-EB/M) y láser (PBF-LB/M).
AIDIMME continúa así aplicando su experiencia e investigaciones a las distintas tecnologías del mercado con múltiples variables de proceso, y desarrollando formulación de materiales para la obtención de los mejores resultados en la fabricación de piezas para sectores como el aeronáutico y aeroespacial, automoción, ferroviario, marítimo, o el médico, entre otros como la construcción, y con iniciativas de I+D en curso como MADISON, ATILA, METALIC, o AUTOCON, y cuyos resultados permiten avanzar a las empresas para incrementar su competitividad y fortalecer el tejido productivo.
*AIDIMME; APR srl; Ceit-BRTA; Eckart TLS GmbH; Instituto de Reconocimiento Molecular / Institute of Design and Manufacturing (Universitat Politècnica de Valencia); ZOZ GmbH; y TWI Technology Centre Yorkshire.
Acceso al informe completo
Servicios y capacidades en fabricación aditiva de AIDIMME
Proyectos de I+D asociados en desarrollo
MADISON – MANUFACTURA ADITIVA, DIGITALIZACIÓN Y SOSTENIBILIDAD
Número de proyecto: 22300101
Expediente: CER-20231012
Duración: Del 01/11/2023 al 30/06/2025
Coordinado en AIDIMME por: BLASCO PUCHADES, JOSÉ RAMÓN
Línea de I+D: FABRICACIÓN ADITIVA
ATILA – ADDITIVE IMPLANTS
Número de proyecto: 22200092
Expediente: PLEC2022-009392
Duración: Del 01/10/2022 al 01/09/2025
Coordinado en AIDIMME por: ZAMBRANO CARRULLO, JENNYLínea de I+D: FABRICACIÓN ADITIVA
METALIC –IMPLANTES MÉDICOS METÁLICOS DE ALTA CALIDAD Y BAJO COSTO MEDIANTE FABRICACIÓN ADITIVA EFICIENTE
Número de proyecto: 22400039
Expediente: CPP2023-010640
Duración: Del 01/10/2024 al 30/09/2027
Coordinado en AIDIMME por: ZAMBRANO CARRULLO, JENNY
Línea de I+D: FABRICACIÓN ADITIVA
AUTOCON – SISTEMAS Y MATERIALES AVANZADOS PARA IMPRESIÓN 3D EN HORMIGÓN
Número de proyecto: 22200080
Expediente: CPP2022-009687
Duración: Del 01/10/2023 al 30/09/2026
Coordinado en AIDIMME por: JORDÁ FERRANDO, OLGA
Línea de I+D: FABRICACIÓN ADITIVA
GREENLASER – DESARROLLO DE PARÁMETROS DE PROCESO EN PBF LB/M (LÁSER VERDE) CON POLVOS DE MAYOR GRANULOMETRÍA EN COBRE PURO Y TITANIO (TI6AL4V)
Número de proyecto: 22400056
Expediente: IMDEEA/2024/49
Duración: Del 01/06/2024 al 30/06/2025
Coordinado en AIDIMME por: BLOEM IRAZABAL, CARLOS ALBERTO
Línea de I+D: FABRICACIÓN ADITIVA
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