Desarrollo de nuevas aleaciones metálicas para manufactura aditiva

La manufactura aditiva (MA) se define como el conjunto de tecnologías que tienen como objetivo la fabricación de productos en 3D mediante la adición de material capa a capa. El crecimiento de la tecnología de MA en los últimos años ha sido exponencial. Los beneficios de esta tecnología son múltiples como reducir el uso de materias primas y el peso del producto, procesos de desarrollo más cortos y menores tiempos de comercialización, eliminación de moldes y reducción de costes. Se amplía a diversos campos de las industrias como aeroespacial, energía, biomedicina y sector militar, entre otros.

La fabricación aditiva abarca multitud de técnicas, sin embargo, las más empleadas en metales son de tres tipos: partiendo de material en polvo (por ejemplo, Laser Metal Deposition (LMD) y Direct Metal Deposition (DMD)) o en forma de filamento, con o sin el uso de ligante (Fused Deposition Modeling (FDM) y Wire arc additive manufacturing (WAAM), respectivamente).

El grupo de tecnología de polvos (GTP) ha iniciado varias líneas de investigación en este campo, una de las cuales se centra en las técnicas que utilizan hilo metálico, que son particularmente interesantes para aleaciones ligeras. La investigación se dirige hacia el diseño de nuevas composiciones con el objeto de optimizar las propiedades del material tanto desde el punto de vista de su procesado por MA como de su aplicación final. Tras la selección de las composiciones más adecuadas, el procesado del material se realizará mediante técnicas pulvimetalurgicas: prensado de polvo, extrusión del compacto en verde y posterior laminación para la obtención del filamento (wire).
Este procedimiento permite el empleo de temperaturas más bajas, que no serían posibles por otras técnicas convencionales como la colada; evita pérdidas de material y posee una alta flexibilidad en la selección y diseño de las composiciones.

Es bien sabido que el aluminio ha sido extensamente empleado en aplicaciones aeroespaciales gracias a sus atractivas propiedades como ligereza, buena resistencia específica y ductilidad, a precio competitivo. Actualmente, sigue siendo empleado con ese mismo objetivo de reducir significativamente el peso, economizando el combustible en aviones y disminuyendo en consecuencia el coste. Por otro lado, el litio es un elemento de aleación que mejora propiedades mecánicas, resistencia a corrosión, resistencia específica y aumento del módulo elástico. La adición de 1 wt. %, de Li reduce la densidad hasta el 3%, esta característica le otorga como uno de los elementos de aleación más atrayentes para esta aplicación.

En este contexto, la línea de investigación actual plantea el reto de diseñar aleaciones de aluminio-litio acordes al procesado por MA.

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Comentarios

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