Polvo para la técnica PBF

La fabricación aditiva ha arrasado en todo el mundo, y la técnica del polvo para PBF es un actor importante en esta revolución. Este artículo profundiza en el mundo de los polvos metálicos utilizados en PBF, explorando sus tipos, composiciones, características, aplicaciones y mucho más. Tanto si es un profesional experimentado como un principiante curioso, esta completa guía le proporcionará valiosos conocimientos prácticos.

Visión general de Polvo para la técnica PBF

La fusión en lecho de polvo (PBF) es una categoría de la fabricación aditiva que incluye varias tecnologías como la fusión selectiva por láser (SLM) y la fusión por haz de electrones (EBM). La PBF consiste en fusionar capas de material en polvo para crear piezas complejas y precisas. La elección del polvo metálico es crucial, ya que afecta directamente a la calidad, resistencia y rendimiento del producto final.

Tipos de polvo para la técnica PBF

Para comprender mejor el panorama de los polvos metálicos utilizados en PBF, vamos a sumergirnos en modelos específicos y sus descripciones detalladas.

Polvo metálico	Composición	Propiedades	Aplicaciones
Ti-6Al-4V	Aleación de titanio (90% Ti, 6% Al, 4% V)	Alta resistencia, bajo peso, resistente a la corrosión	Aeroespacial, implantes médicos, automoción
Acero inoxidable 316L	Aleación de hierro (16-18% Cr, 10-14% Ni, 2-3% Mo)	Resistente a la corrosión, buenas propiedades mecánicas	Productos sanitarios, equipos de procesamiento de alimentos
AlSi10Mg	Aleación de aluminio (90% Al, 10% Si, 0,3-0,5% Mg)	Ligero, buenas propiedades térmicas	Automoción, aeroespacial, bienes de consumo
Inconel 718	Aleación de níquel (50-55% Ni, 17-21% Cr, 4,75-5,5% Nb)	Resistencia a altas temperaturas, buena soldabilidad	Aeroespacial, energía, automoción
Acero martensítico envejecido 1.2709	Aleación de hierro (18% Ni, 9% Co, 5% Mo, 0,2% Ti)	Alta resistencia, dureza y tenacidad	Herramientas, aeroespacial, automoción
CoCrMo	Aleación de cobalto (60% Co, 27-30% Cr, 5-7% Mo)	Resistente al desgaste, biocompatible	Implantes médicos, aplicaciones dentales
Cobre C18150	Aleación de cobre (99,85% Cu, 0,15% Zr)	Alta conductividad térmica y eléctrica	Componentes eléctricos, gestión térmica
AlSi12	Aleación de aluminio (87-89% Al, 10-12% Si)	Elevada relación resistencia/peso, buenas propiedades de fundición	Automoción, aeroespacial
Hastelloy X	Aleación de níquel (47-50% Ni, 20-23% Cr, 8-10% Mo)	Resistente a la oxidación y a la corrosión a altas temperaturas	Aeroespacial, procesamiento químico
Acero para herramientas H13	Aleación de hierro (0,4% C, 5% Cr, 1,3% Mo, 1% V)	Alta resistencia al desgaste, estabilidad térmica	Herramientas, moldes, matrices

Composición de Polvo para la técnica PBF

Comprender la composición de estos polvos metálicos es esencial para seleccionar el material adecuado para su proyecto. La mezcla única de elementos de cada polvo le confiere propiedades específicas que lo hacen adecuado para distintas aplicaciones.

Polvo metálico	Elementos principales	Elementos secundarios	Impurezas
Ti-6Al-4V	Titanio, aluminio, vanadio	Hierro, Oxígeno	Carbono, nitrógeno
Acero inoxidable 316L	Hierro, cromo, níquel	Molibdeno, manganeso, silicio	Fósforo, azufre
AlSi10Mg	Aluminio, silicio, magnesio	Hierro, cobre	Titanio, zinc
Inconel 718	Níquel, Cromo, Niobio	Molibdeno, titanio, aluminio	Carbono, cobalto
Acero martensítico envejecido 1.2709	Hierro, níquel, cobalto, molibdeno	Titanio, aluminio	Carbono, silicio
CoCrMo	Cobalto, cromo, molibdeno	Níquel, hierro	Manganeso, Silicio
Cobre C18150	Cobre, circonio	–	Hierro, plomo
AlSi12	Aluminio, Silicio	Hierro, cobre	Manganeso, Zinc
Hastelloy X	Níquel, cromo, molibdeno	Hierro, cobalto	Manganeso, Silicio
Acero para herramientas H13	Hierro, Cromo, Molibdeno, Vanadio	Carbono, silicio, manganeso	Fósforo, azufre

Características de Polvo para la técnica PBF

Cada tipo de polvo metálico utilizado en PBF tiene características distintas que lo hacen adecuado para aplicaciones específicas. A continuación, exploramos estas propiedades en detalle.

Polvo metálico	Densidad (g/cm³)	Punto de fusión (°C)	Resistencia a la tracción (MPa)	Alargamiento (%)	Dureza (HV)
Ti-6Al-4V	4.43	1660	900-1100	10-15	330
Acero inoxidable 316L	7.99	1375-1400	480-620	30-40	200
AlSi10Mg	2.68	570-580	300-350	5-10	120
Inconel 718	8.19	1260-1336	965-1241	10-20	330
Acero martensítico envejecido 1.2709	8.0	1413	2000-2500	5-10	500
CoCrMo	8.29	1330-1390	900-1300	10-20	500
Cobre C18150	8.96	1083	350-410	20-30	110
AlSi12	2.68	570-580	200-300	5-10	80
Hastelloy X	8.22	1260-1350	700-1000	30-40	200
Acero para herramientas H13	7.80	1425-1530	1000-1200	10-15	600

Aplicaciones del polvo para la técnica PBF

Los polvos metálicos para PBF tienen diversas aplicaciones en distintos sectores. A continuación le mostramos en qué destaca cada tipo de polvo.

Polvo metálico	Industria	Aplicaciones específicas
Ti-6Al-4V	Aeroespacial, Médico	Componentes de aeronaves, implantes
Acero inoxidable 316L	Medicina, Alimentación	Instrumental quirúrgico, equipos de procesamiento de alimentos
AlSi10Mg	Automoción, aeroespacial	Piezas ligeras, prototipos
Inconel 718	Aeroespacial, Energía	Álabes de turbina, motores de cohete
Acero martensítico envejecido 1.2709	Herramientas, Aeroespacial	Herramientas de alta resistencia, componentes estructurales
CoCrMo	Médico, Dental	Prótesis articulares, prótesis dentales
Cobre C18150	Eléctrico, térmico	Conectores eléctricos, intercambiadores de calor
AlSi12	Automoción, aeroespacial	Componentes del motor, soportes
Hastelloy X	Aeroespacial, química	Cámaras de combustión, reactores químicos
Acero para herramientas H13	Herramientas, moldeo	Moldes de inyección, matrices de fundición a presión

Grados de Polvo para la técnica PBF

Las diferentes calidades de los polvos metálicos garantizan la elección del material adecuado para aplicaciones específicas. Estas son algunas de las calidades disponibles para los polvos más utilizados.

Polvo metálico	Los grados	Descripción
Ti-6Al-4V	Grado 5, Grado 23	Versiones estándar y extra-baja intersticial
Acero inoxidable 316L	316L, 316LVM	Versiones de bajo contenido en carbono y fundidas al vacío
AlSi10Mg	Estándar	Grado de uso común
Inconel 718	AMS 5662, AMS 5663	Calidades aeroespaciales y de alta temperatura
Acero martensítico envejecido 1.2709	Estándar	Grado de uso común
CoCrMo	F75, F1537	Grados de implantes médicos
Cobre C18150	Estándar	Grado de uso común
AlSi12	Estándar	Grado de uso común
Hastelloy X	AMS 5754, UNS N06002	Calidades resistentes a altas temperaturas y a la corrosión
Acero para herramientas H13	Estándar, H13 ESR	Versiones común y refinada con electroescoria

Especificaciones, tamaños y normas

Cada tipo de polvo metálico viene con normas y tamaños específicos para cumplir los requisitos de la industria.

Polvo metálico	Tamaño de las partículas (µm)	Normas	Proveedor	Precio (por kg)
Ti-6Al-4V	15-45	ASTM B348, ASTM F2924	EOS, Arcam, AP&C	$300 – $500
Acero inoxidable 316L	15-45	ASTM A276, ASTM F138	GKN, Sandvik, Carpenter	$100 – $150
AlSi10Mg	20-63	DIN EN 1706, ASTM B361	Soluciones SLM, EOS	$80 – $120
Inconel 718	15-45	AMS 5662, AMS 5663	Praxair, Sandvik, LPW	$150 – $250
Acero martensítico envejecido 1.2709	15-45	AMS 6512	Carpintero, Sandvik	$200 – $300
CoCrMo	20-63	ASTM F75, ASTM F1537	Carpintero, EOS	$200 – $400
Cobre C18150	15-45	ASTM B124, ASTM B152	Sandvik, Carpintero	$50 – $100
AlSi12	20-63	DIN EN 1706	EOS, Soluciones SLM	$70 – $110
Hastelloy X	15-45	AMS 5754, UNS N06002	Praxair, Sandvik	$200 – $300
Acero para herramientas H13	20-63	ASTM A681	Carpintero, Sandvik	$100 – $200

Ventajas e inconvenientes del polvo para la técnica PBF

A la hora de elegir el polvo metálico adecuado, es esencial sopesar las ventajas e inconvenientes de cada opción.

Polvo metálico	Pros	Contras
Ti-6Al-4V	Elevada relación resistencia/peso, resistente a la corrosión	Caro, difícil de procesar
Acero inoxidable 316L	Excelente resistencia a la corrosión, biocompatible	Menor resistencia en comparación con algunas aleaciones
AlSi10Mg	Ligero, buena conductividad térmica	Menor resistencia y dureza
Inconel 718	Resistencia a altas temperaturas, buena soldabilidad	Caro, difícil de mecanizar
Acero martensítico envejecido 1.2709	Resistencia extremadamente alta, buena maquinabilidad	Caro, requiere tratamiento térmico
CoCrMo	Alta resistencia al desgaste, biocompatible	Caro, difícil de procesar
Cobre C18150	Excelente conductividad térmica y eléctrica	Blando, propenso al desgaste
AlSi12	Buenas propiedades de fundición, peso ligero	Menor resistencia y dureza
Hastelloy X	Excelente resistencia a la oxidación y la corrosión	Caro, difícil de mecanizar
Acero para herramientas H13	Alta resistencia al desgaste, estabilidad térmica	Caro, requiere tratamiento térmico

Elegir el polvo adecuado para la PBF

Seleccionar el polvo adecuado implica tener en cuenta varios factores, como las propiedades del material, los requisitos de la aplicación y el coste. He aquí una comparación que le ayudará a decidir.

Factor	Ti-6Al-4V	Acero inoxidable 316L	AlSi10Mg	Inconel 718	Acero martensítico envejecido 1.2709	CoCrMo	Cobre C18150	AlSi12	Hastelloy X	Acero para herramientas H13
Fuerza	Alta	Medio	Medio	Alta	Muy alta	Alta	Medio	Medio	Alta	Alta
Peso	Bajo	Medio	Bajo	Medio	Medio	Alta	Alta	Bajo	Alta	Medio
Resistencia a la corrosión	Alta	Muy alta	Medio	Alta	Medio	Muy alta	Bajo	Medio	Muy alta	Medio
Conductividad térmica	Medio	Bajo	Alta	Medio	Bajo	Bajo	Muy alta	Alta	Medio	Bajo
Coste	Alta	Medio	Bajo	Alta	Alta	Alta	Bajo	Bajo	Alta	Medio

preguntas frecuentes

Pregunta	Respuesta
¿Qué es el PBF en la fabricación aditiva?	PBF (Powder Bed Fusion) es un tipo de fabricación aditiva en la que una fuente de calor, como un láser o un haz de electrones, fusiona material en polvo capa a capa para crear un objeto en 3D.
¿Cuáles son los principales tipos de PBF?	Los principales tipos de PBF son la fusión selectiva por láser (SLM) y la fusión por haz de electrones (EBM). La SLM utiliza un láser como fuente de calor, mientras que la EBM emplea un haz de electrones.
¿Por qué es importante la elección del polvo?	La elección del polvo afecta a las propiedades mecánicas, el acabado superficial y la calidad general de la pieza impresa. Los distintos polvos ofrecen diferentes niveles de resistencia, conductividad térmica, resistencia a la corrosión y otras propiedades cruciales para aplicaciones específicas.
¿Cómo se controla la calidad del polvo?	La calidad del polvo se controla mediante diversas medidas, como la distribución del tamaño de las partículas, la composición química y la pureza. Los fabricantes utilizan normas como ASTM e ISO para garantizar la consistencia y fiabilidad de sus polvos.
¿Se pueden mezclar diferentes polvos?	En general, no se recomienda mezclar polvos diferentes, ya que puede dar lugar a propiedades incoherentes y a una mala calidad de las piezas. Sin embargo, en algunas configuraciones experimentales y de investigación, pueden utilizarse mezclas a medida para conseguir propiedades específicas.
¿Cuáles son los retos habituales del PBF?	Entre los retos más comunes se encuentran el reciclado del polvo, el control de la porosidad, la consecución de una unión uniforme de las capas y la gestión de las tensiones residuales. Para superar estos retos son esenciales unas técnicas avanzadas y un cuidadoso control del proceso.
¿Cómo se recicla el polvo en PBF?	El polvo no utilizado puede recogerse y reutilizarse en construcciones posteriores, pero debe tamizarse cuidadosamente y someterse a pruebas para garantizar que cumple las normas de calidad. Con el tiempo, el polvo reciclado puede degradarse, lo que obliga a mezclar polvo nuevo para mantener la calidad.
¿Cuáles son las repercusiones medioambientales?	Las técnicas PBF pueden ser más sostenibles que los métodos de fabricación tradicionales gracias a la reducción de los residuos de material y a la posibilidad de reciclar el polvo. Sin embargo, el consumo de energía de las máquinas y la necesidad de entornos de gas inerte (en algunos casos) pueden tener impactos medioambientales que es necesario gestionar.
¿Qué industrias se benefician más del PBF?	Las industrias aeroespacial, médica y automovilística se benefician considerablemente del PBF por su capacidad de producir piezas complejas, de alta resistencia y ligeras que son difíciles o imposibles de fabricar con los métodos tradicionales.
¿Cómo elijo el polvo adecuado para mi proyecto?	Tenga en cuenta los requisitos específicos de su aplicación, como las propiedades mecánicas, la conductividad térmica, la resistencia a la corrosión y el coste. Revise las fichas técnicas de los materiales y consulte a proveedores o expertos en polvo para tomar una decisión informada.

Conclusión

Navegar por el mundo de los polvos metálicos para la técnica PBF puede ser complejo, pero comprender los tipos, composiciones, características y aplicaciones de estos polvos es crucial. Sopesando los pros y los contras y teniendo en cuenta las necesidades específicas de su proyecto, podrá tomar una decisión informada que garantice el éxito de sus esfuerzos de fabricación aditiva. El futuro de la fabricación es indudablemente brillante con los continuos avances en la tecnología PBF y el desarrollo de polvos metálicos.

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