Visión general
La fabricación aditiva (AM) de aluminio está revolucionando la industria manufacturera al ofrecer niveles sin precedentes de personalización, eficiencia y ahorro de material. Este artículo explora los entresijos de la aluminio AMEn este artículo nos centraremos en los distintos modelos de polvo metálico, sus propiedades, aplicaciones y ventajas. También profundizaremos en los pros y los contras de los distintos polvos de aluminio para AM, ofreceremos tablas detalladas para su comparación e incluiremos una completa sección de preguntas frecuentes para responder a las dudas más habituales.
Introducción a la fabricación aditiva de aluminio
La AM de aluminio, a menudo denominada impresión 3D, consiste en la construcción de objetos capa por capa utilizando polvos de aluminio. Esta técnica permite crear geometrías complejas difíciles o imposibles de conseguir con los métodos de fabricación tradicionales.
¿Por qué aluminio?
El aluminio es ligero, tiene una excelente resistencia a la corrosión y ofrece buenas propiedades mecánicas. Estos atributos lo convierten en un candidato ideal para la AM, sobre todo en sectores como el aeroespacial, la automoción y los dispositivos médicos.
Tipos de Aluminio AM Polvos
A continuación se detallan algunos modelos específicos de polvo metálico utilizados en la AM de aluminio:
| Modelo en polvo | Composición | Propiedades | Aplicaciones |
|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | Al, Si, Mg | Alta resistencia, buenas propiedades térmicas | Aeroespacial, automoción |
| AlSi12 | Al, Si | Buena colabilidad, alta resistencia a la corrosión | Prototipos, estructuras ligeras |
| Scalmalloy | Al, Mg, Sc | Elevada relación resistencia/peso, excelente ductilidad | Aeroespacial, equipamiento deportivo de alto rendimiento |
| AlSi7Mg | Al, Si, Mg | Gran tenacidad, buena resistencia a la fatiga | Componentes estructurales |
| Al4047 | Al, Si | Bajo punto de fusión, buena fluidez | Componentes eléctricos, soldadura fuerte |
| Al6061 | Al, Mg, Si | Versátil, buenas propiedades mecánicas | Ingeniería general, aeroespacial |
| Al7075 | Al, Zn, Mg, Cu | Alta resistencia, excelente resistencia a la fatiga | Aplicaciones aeroespaciales y militares |
| Al2024 | Al, Cu, Mg | Alta resistencia, buena maquinabilidad | Aeroespacial, aplicaciones estructurales |
| Al1050 | Al pura | Excelente resistencia a la corrosión, buena conductividad eléctrica | Aplicaciones eléctricas y químicas |
| AlSi9Cu3 | Al, Si, Cu | Alta resistencia al desgaste, buena maquinabilidad | Automoción, componentes de motores |
Propiedades y características de los polvos de aluminio AM
| Modelo en polvo | Densidad (g/cm³) | Resistencia a la tracción (MPa) | Límite elástico (MPa) | Alargamiento (%) |
|---|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | 2.68 | 460 | 260 | 10 |
| AlSi12 | 2.68 | 345 | 170 | 4 |
| Scalmalloy | 2.67 | 520 | 460 | 13 |
| AlSi7Mg | 2.67 | 330 | 220 | 7 |
| Al4047 | 2.68 | 240 | 180 | 2 |
| Al6061 | 2.70 | 310 | 275 | 12 |
| Al7075 | 2.81 | 572 | 503 | 11 |
| Al2024 | 2.78 | 470 | 325 | 19 |
| Al1050 | 2.70 | 90 | 20 | 35 |
| AlSi9Cu3 | 2.75 | 300 | 170 | 3 |
Aplicaciones del aluminio AM
El aluminio AM tiene diversas aplicaciones en distintos sectores. A continuación se muestra una tabla que resume estas aplicaciones:
| Industria | Aplicación | Ejemplo concreto |
|---|---|---|
| Aeroespacial | Componentes estructurales ligeros | Alas de avión, partes de satélite |
| Automoción | Piezas personalizables | Componentes del motor, accesorios interiores a medida |
| Productos sanitarios | Implantes y prótesis a medida | Implantes de cadera, coronas dentales |
| Bienes de consumo | Productos ligeros y duraderos | Cuadros de bicicleta, equipamiento deportivo |
| Electrónica | Disipadores térmicos y carcasas | Soluciones de refrigeración a medida, carcasas para electrónica |
| Ingeniería | Prototipos y producción | Prototipos funcionales, utillaje |
Especificaciones, tamaños, calidades, normas
A continuación encontrará una tabla detallada con las especificaciones, tamaños, grados y normas de los polvos de aluminio AM:
| Modelo en polvo | Tamaño de las partículas (µm) | Grado | Estándar |
|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | 15-45 | A1 | ASTM F3318-18 |
| AlSi12 | 10-50 | A2 | DIN EN 1706:2013 |
| Scalmalloy | 20-60 | A3 | AMS 4472 |
| AlSi7Mg | 15-45 | A4 | ASTM F3318-18 |
| Al4047 | 20-63 | A5 | DIN EN 1706:2013 |
| Al6061 | 20-60 | B1 | ASTM B221-14 |
| Al7075 | 20-60 | B2 | AMS 4045 |
| Al2024 | 15-45 | B3 | AMS 4037 |
| Al1050 | 10-50 | C1 | ASTM B491-06 |
| AlSi9Cu3 | 20-63 | C2 | DIN EN 1706:2013 |
Proveedores y precios
La siguiente tabla ofrece una comparación de proveedores y precios de varios polvos de aluminio AM:
| Modelo en polvo | Proveedor | Precio (USD/kg) | Ubicación |
|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | EOS | $80 | Alemania |
| AlSi12 | Sandvik | $85 | Suecia |
| Scalmalloy | APWORKS | $120 | Alemania |
| AlSi7Mg | Aditivos GKN | $90 | EE.UU. |
| Al4047 | Carpintero | $70 | EE.UU. |
| Al6061 | Tecnología LPW | $75 | REINO UNIDO |
| Al7075 | Praxair | $110 | EE.UU. |
| Al2024 | Industrias aditivas | $95 | Países Bajos |
| Al1050 | Metálisis | $60 | REINO UNIDO |
| AlSi9Cu3 | Hoganas | $80 | Suecia |
Ventajas del aluminio AM
- Ligero y resistente: El aluminio es conocido por su elevada relación resistencia-peso, lo que lo hace ideal para aplicaciones en las que la reducción de peso es crucial.
- Resistencia a la corrosión: Su excelente resistencia a la corrosión prolonga la vida útil de las piezas, especialmente en entornos difíciles.
- Geometrías complejas: La AM permite crear diseños intrincados que son imposibles con la fabricación tradicional.
- Eficiencia material: Minimiza los residuos, ya que sólo se utiliza el material necesario.
- Personalización: Piezas hechas a medida para adaptarse a necesidades específicas, lo que reduce la necesidad de modificaciones posteriores.
Desventajas de Aluminio AM
- Coste: Los costes iniciales de configuración y material pueden ser elevados en comparación con la fabricación tradicional.
- Acabado superficial: Puede requerir un tratamiento posterior para conseguir la calidad de superficie deseada.
- Limitaciones materiales: No todas las aleaciones de aluminio son adecuadas para la AM.
- Velocidad de producción: Puede ser más lento para la producción en masa en comparación con los métodos convencionales.
- Equipamiento y experiencia: Requiere equipos especializados y operarios cualificados.
Comparación de polvos de aluminio AM
| Parámetro | AlSi10Mg | AlSi12 | Scalmalloy | AlSi7Mg | Al4047 | Al6061 | Al7075 | Al2024 | Al1050 | AlSi9Cu3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fuerza | Alta | Medio | Muy alta | Medio | Bajo | Alta | Muy alta | Alta | Bajo | Medio |
| Resistencia a la corrosión | Alta | Muy alta | Alta | Alta | Medio | Medio | Bajo | Medio | Muy alta | Medio |
| Coste | Medio | Medio | Alta | Medio | Bajo | Medio | Alta | Alta | Bajo | Medio |
| Facilidad de impresión | Fácil | Fácil | Moderado | Fácil | Fácil | Moderado | Moderado | Moderado | Fácil | Fácil |
| Aplicaciones | Aeroespacial, Automoción | Creación de prototipos | Aeroespacial, Deportes | Estructural | Eléctrico | Ingeniería | Aeroespacial, Militar | Estructural | Eléctrico, Químico | Automoción |
PREGUNTAS FRECUENTES
| Pregunta | Respuesta |
|---|---|
| ¿Qué es el aluminio AM? | La fabricación aditiva de aluminio (AM) es un proceso de impresión 3D que crea piezas añadiendo material capa a capa mediante polvos de aluminio. |
| ¿Por qué utilizar aluminio en AM? | El aluminio es ligero, fuerte y resistente a la corrosión, por lo que resulta ideal para aplicaciones de alto rendimiento y sensibles al peso. |
| ¿Qué industrias utilizan aluminio AM? | Entre los principales sectores se encuentran el aeroespacial, la automoción, los productos sanitarios, los bienes de consumo, la electrónica y la ingeniería. |
| **¿Cuáles son las ventajas del aluminio AM? | Entre sus ventajas figuran la elevada relación resistencia-peso, la resistencia a la corrosión, la capacidad de crear geometrías complejas, la eficiencia de los materiales y la personalización. |
| ¿Hay algún inconveniente? | Las desventajas son el coste inicial más elevado, la posible necesidad de tratamiento posterior, las limitaciones de material, la menor velocidad de producción y la necesidad de equipos especializados. |
| ¿En qué se diferencia la AM del aluminio de la fabricación tradicional? | La AM ofrece mayor flexibilidad de diseño, eficiencia de materiales y personalización, pero puede resultar más cara y lenta para la producción a gran escala. |
| ¿Pueden utilizarse todas las aleaciones de aluminio en AM? | No, no todas las aleaciones de aluminio son adecuadas para la AM. El proceso y el material deben seleccionarse cuidadosamente en función de las propiedades deseadas y la aplicación. |
| ¿Cuál es el coste de los polvos de aluminio AM? | Los precios varían según el modelo de polvo y el proveedor, y oscilan entre $60 y $120 por kilogramo. |
| ¿Qué tratamiento posterior es necesario? | El tratamiento posterior puede incluir el acabado superficial, el tratamiento térmico y el mecanizado para conseguir la calidad y las propiedades deseadas. |
| ¿Dónde puedo comprar polvos de aluminio AM? | Varios proveedores, como EOS, Sandvik, APWORKS, GKN Additive y Carpenter, ofrecen polvos de aluminio AM. |
Conclusión
La fabricación aditiva de aluminio representa un importante salto adelante en la tecnología de fabricación, ya que ofrece ventajas únicas en cuanto a flexibilidad de diseño, eficiencia de los materiales y rendimiento. Al conocer las propiedades y aplicaciones específicas de los distintos polvos de aluminio, los fabricantes pueden optimizar sus procesos y productos para satisfacer las demandas de las industrias modernas. Tanto si trabaja en el sector aeroespacial como en el de la automoción o en cualquier otro, la AM de aluminio puede proporcionarle las herramientas que necesita para innovar y destacar.
