En busca de la precisión en la tecnología MEAM-HP: afectación de parámetros de fabricación en las contracciones dimensionales tras el sinterizado de piezas de bronce

Abstract

La fabricación aditiva ha experimentado una notable evolución desde sus inicios en la década de 1980. Lo que comenzó como una herramienta de prototipado para diseñadores e ingenieros, hoy en día se ha convertido en una tecnología clave en la producción de piezas personalizadas, componentes industriales y hasta tejidos biológicos. El progreso en materiales, velocidad de impresión y precisión ha permitido que la impresión 3D se expanda a sectores como la medicina, el aeroespacial y la automoción, abriendo nuevas fronteras en la fabricación de objetos complejos a bajo costo y con mayor eficiencia. Una nueva técnica de fabricación en el ámbito de la impresión 3D es MEAM-HP (Material Extrusion Additive Manufacturing High-filled Polymer), a través de la cual es posible realizar piezas de metal con impresoras FDM. Los filamentos están compuestos por un 80-90% de polvo de metal, siendo el resto un aglutinante polimérico. Una vez finalizada la impresión se logra eliminar la parte polimérica, obteniendo la pieza de metal con características similares a piezas de metal fabricadas por procesos tradicionales, utilizando dos tratamientos térmicos. La principal limitación de esta técnica constructiva es la contracción que experimentan las piezas al llevar a cabo los dos procesos térmicos necesarios para obtener la pieza 100% metálica. Este estudio analiza cómo diferentes parámetros, como el porcentaje de relleno, la orientación de impresión de las piezas o la orientación de las piezas durante los tratamientos térmicos, pueden afectar al resultado final obtenido en términos de contracciones. Se utilizará un filamento de bronce, cuyo contenido metálico es del 88-90%. Se realizarán diferentes probetas con formas octaédricas, porcentajes de relleno entre el 40 y 90%, siendo impresas en horizontal (apoyada la cara de mayor tamaño sobre la cama de impresión) y en vertical. Además, se realizarán los tratamientos térmicos de las probetas también en posición horizontal y vertical. Se realizará un diseño de experimentos para evaluar los parámetros comentados y se creará una función matemática que describa la influencia del porcentaje de relleno y orientación de las piezas durante la impresión y la realización de los tratamientos en las contracciones sufridas por la pieza y en su reducción de peso.