Colaboración industrial para la fabricación de componentes metálicos/poliméricos mediante impresión 3D con temperatura controlada

02.09.2019

Columnas de compuestos basados en aluminio y acero inoxidable fabricadas mediante impresión 3D. Imagen: Ester Palmero.

La investigación realizada en IMDEA Nanociencia junto con la empresa RAMEM y dirigida por la Dra. Palmero ha dado lugar al desarrollo exitoso de componentes metálicos/poliméricos mediante impresión 3D con temperatura controlada como prueba de concepto. Este trabajo constituye una colaboración industrial con potencial aplicación en los sectores aeronáutico y aeroespacial.

Uno de los principales retos tecnológicos al tratar de combinar partículas metálicas con polímeros para la fabricación de compuestos funcionales es la posibilidad de lograr un alto contenido de metal disperso en un polímero adecuado. No todos los polímeros son válidos para la síntesis de compuestos basados en metales ya que temas como su solubilidad son cruciales. Los retos se extienden más allá de la síntesis de los compuestos hacia la fabricación de filamentos continuos con un alto contenido en metal, y no solamente un producto polimérico con partículas metálicas dispersas. Esto es de gran importancia para finalizar con componentes basados en metal y polímero fabricados mediante impresión 3D con alta conductividad térmica (cuando sea necesario) y estabilidad mecánica para aplicaciones prácticas.

La novedad tecnológica del trabajo desarrollado por IMDEA Nanociencia y RAMEM comprende: 1) la identificación de polímeros (acrylonitrile butadiene styrene, ABS) adecuados para combinarlos con partículas metálicas (aluminio y acero inoxidable) para la síntesis de compuestos mediante un método escalable; 2) la fabricación de filamentos continuos (más de 15 m de longitud como prueba de concepto) con gran flexibilidad y alto contenido de metal del 80%; y 3) la impresión con temperatura controlada de componentes empleando el filamento de metal y polímero, sin la necesidad de utilizar métodos basados en tecnología láser. Este método de impresión 3D permite una fabricación personalizada y la creación de geometrías complejas y ligeras.

El método de fabricación propuesto por la Dra. Palmero y colaboradores elimina el uso de equipamiento y herramientas de fabricación y postprocesado, y minimiza la cantidad de material a emplear, ahorrando así en costes de fabricación. Además, este método de impresión 3D con temperatura controlada se podría combinar con tecnologías estándar de fabricación aditiva para la creación de componentes metálicos multimateriales y multifuncionales.

En vista de las potenciales aplicaciones tecnológicas en sectores como el aeronáutico y el aeroespacial, este trabajo podría abrir una nueva vía (desde la síntesis de compuestos al proceso de impresión 3D) para la fabricación de piezas con una cantidad controlada de partículas metálicas, diseños complejos y, en consecuencia, propiedades físicas concretas.

Este trabajo es el resultado de la colaboración entre la empresa RAMEM S.A. y el Grupo de Imanes Permanentes y Aplicaciones liderado por el Dr. Bollero en IMDEA Nanociencia, y ha sido parcialmente financiado por el Gobierno Regional de Madrid a través del “Cheque Innovación” (Ref. 45/421504.9/17) y del proyecto NANOMAGCOST, así como el Programa de Centros de Excelencia Severo Ochoa, otorgado a IMDEA Nanociencia en el año 2017.

Referencia:

E. M. Palmero, D. Casaleiz, J. de Vicente, J. Hernández-Vicen, S. López-Vidal, E. Ramiro and A. Bollero. Composites based on metallic particles and tuned filling factor for 3D-printing by Fused Deposition Modeling. Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. 124, 105497 (2019).

DOI: 10.1016/j.compositesa.2019.105497

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Fuente: IMDEA Nanociencia