Cuando pensamos en impresión 3D de metal, normalmente imaginamos un láser fundiendo polvo metálico capa por capa hasta construir una pieza compleja.
Pero existe una parte del proceso que pocas veces aparece en las fotografías: lo que ocurre después de fabricar la pieza.
En muchos procesos de fabricación avanzada, especialmente en tecnologías que requieren debinding y sinterizado, la pieza necesita pasar por tratamientos térmicos cuidadosamente controlados. Y allí las cerámicas técnicas cumplen una función fundamental.
Empresas especializadas como KERAFOL® desarrollan materiales cerámicos diseñados precisamente para soportar estas condiciones extremas.
De la impresión al horno
La fabricación aditiva permite producir geometrías que serían difíciles de fabricar mediante métodos convencionales. Sin embargo, imprimir una pieza es solamente una parte de la cadena de fabricación.
Dependiendo de la tecnología utilizada, el componente puede necesitar procesos posteriores como:
Impresión → eliminación del aglutinante → sinterizado → acabado → pieza final
Durante el sinterizado, la pieza puede estar expuesta a temperaturas muy elevadas y a atmósferas controladas. En estos procesos, la superficie donde se coloca el componente puede influir directamente en el resultado.
Por eso se utilizan placas o setters fabricados con cerámicas técnicas de alta pureza.
KERAFOL desarrolla placas de sinterizado para procesos como Metal Injection Molding (MIM), Ceramic Injection Molding (CIM), cerámicas dentales, SOFC y fabricación aditiva.
¿Por qué no utilizar simplemente una placa metálica?
Durante un tratamiento térmico, el material que sostiene la pieza debe soportar temperaturas elevadas sin deformarse ni reaccionar de manera perjudicial con el componente.
Las cerámicas técnicas presentan características especialmente interesantes para este tipo de procesos.
Por ejemplo, KERAFOL ofrece placas de alúmina de alta pureza con una estructura porosa que permite la difusión de gases durante el debinding y el sinterizado. Su Keralpor 99 utiliza aproximadamente un 99,5 % de óxido de aluminio (Al₂O₃) y presenta una porosidad del 36–38 %.
Esto permite que los gases generados durante la eliminación del aglutinante puedan atravesar el material de soporte.
La importancia de la porosidad
La porosidad puede parecer una característica negativa cuando hablamos de materiales estructurales.
En una placa de sinterizado ocurre exactamente lo contrario.
Una estructura porosa puede permitir que los gases circulen a través del soporte durante el proceso térmico.
Esto resulta especialmente importante cuando los componentes contienen aglutinantes que deben eliminarse antes de alcanzar las propiedades finales del material.
Por eso, el diseño de una placa de sinterizado no consiste simplemente en fabricar una superficie resistente al calor.
Se trata de encontrar un equilibrio entre:
Resistencia mecánica.
Estabilidad térmica.
Porosidad.
Planitud.
Acabado superficial.
Resistencia química.
Compatibilidad con el material procesado.
KERAFOL destaca precisamente la distribución homogénea de poros, la planitud y la superficie de sus sustratos cerámicos como características importantes para estos procesos.
El problema de las piezas complejas
La fabricación aditiva permite crear componentes con geometrías cada vez más sofisticadas.
Podemos encontrar:
Estructuras tipo lattice.
Canales internos.
Paredes extremadamente delgadas.
Cavidades.
Geometrías orgánicas.
Componentes con grandes diferencias de espesor.
Estas geometrías hacen que el proceso de sinterizado sea más exigente.
Durante el calentamiento y enfriamiento pueden producirse contracciones, tensiones y deformaciones.
Por esta razón, el soporte utilizado durante el tratamiento térmico adquiere una importancia considerable.
Una superficie inadecuada puede afectar el contacto con la pieza, provocar reacciones superficiales o dificultar la eliminación uniforme del aglutinante.
Una placa también puede ser una herramienta de producción
KERAFOL ha desarrollado soluciones como KERAEX, una placa de sinterizado de alta pureza basada en óxido de aluminio.
Según la compañía, su estructura porosa y su bajo espesor permiten reducir la masa térmica del sistema, disminuyendo la energía necesaria para calentar y enfriar el horno. También está diseñada para soportar procesos de debinding y sinterizado de hasta aproximadamente 1.400 °C.
Esto demuestra algo importante:
en fabricación avanzada, incluso los elementos auxiliares del proceso pueden tener un impacto significativo sobre la productividad.
Una placa más ligera, estable y adecuada para el proceso puede contribuir a reducir tiempos, consumo energético y problemas de producción.
Fabricación aditiva + sinterizado
La relación entre KERAFOL y la fabricación aditiva es especialmente interesante porque sus productos no solamente están destinados a procesos convencionales.
La propia documentación de la compañía especifica aplicaciones para AM —Additive Manufacturing—, proporcionando soporte y superficies de sinterizado para piezas metálicas y cerámicas impresas en 3D.
Incluso sus nuevas placas con superficies microestructuradas están diseñadas para aplicaciones de fabricación aditiva, MIM y CIM.
Estas superficies pueden ayudar a mantener componentes en posición durante el tratamiento térmico y reducir problemas asociados al contacto entre la pieza y el soporte.
La fabricación 3D es mucho más que imprimir
Esta es quizás la idea más importante.
Cuando vemos una impresora 3D fabricando una pieza metálica, solamente estamos viendo una parte de todo el proceso.
Detrás de una pieza industrial pueden existir:
Material → diseño → fabricación → eliminación de aglutinante → sinterizado → tratamiento → acabado → inspección
Cada una de estas etapas puede determinar si el componente cumple o no con las especificaciones necesarias.
Por eso, la evolución de la fabricación aditiva no depende únicamente de conseguir impresoras más rápidas.
También depende de desarrollar mejores materiales, mejores procesos térmicos, mejores soportes y mejores métodos de control.
Del componente individual a la producción industrial
El gran desafío de la fabricación aditiva es pasar de producir piezas interesantes a producir componentes repetibles, económicos y técnicamente confiables.
En ese punto, tecnologías como MIM, CIM y fabricación aditiva comienzan a converger con procesos industriales tradicionales.
KERAFOL participa precisamente en esta parte menos visible de la cadena: desarrolla materiales cerámicos para soportar procesos de alta temperatura y contribuir a que componentes complejos puedan procesarse de forma estable.
Y esta perspectiva permite entender algo fundamental:
la impresión 3D no termina cuando la impresora se detiene.
En muchas aplicaciones industriales, ese es solamente el comienzo de una cadena de procesos que finalmente convierte una geometría digital en un componente con propiedades mecánicas, térmicas y dimensionales adecuadas para su uso.
La próxima vez que veamos una pieza metálica fabricada mediante impresión 3D, vale la pena mirar más allá de la impresora.
Porque detrás de esa pieza también existe una ciencia de materiales, una ingeniería térmica y una serie de procesos invisibles que hacen posible que el componente finalmente funcione.
KERAFOL®: cerámicas técnicas para procesos de fabricación avanzada
KERAFOL® desarrolla soluciones de cerámica técnica, gestión térmica, sustratos cerámicos y materiales para diferentes industrias, incluyendo automoción, energía, electrónica, sensores, tecnología médica y procesos de fabricación avanzada.
Para conocer sus tecnologías y productos, puedes consultar KERAFOL® – Technical Ceramics.
REFERENCIAS
https://www.kerafol.com/en/technical-ceramics