Bayerische Metallwerke patenta una nueva tecnología de producción de aleaciones de tungsteno para impresión 3D

La empresa procesadora de metales Bayerische Metallwerke GmbH, con sede en Alemania, filial de Wolfram Industrie, ha desarrollado y patentado un nuevo proceso de producción de materiales específicamente para aleaciones de tungsteno.

El proceso es especial porque es capaz de producir mezclas de prealeaciones de tungsteno de alta concentración (WNiFe y WNiCu) en forma de polvo, lo que permite que los materiales se utilicen tanto en procesos de impresión 3D como de recubrimiento. Respaldado por una fase de desarrollo de dos años, la compañía cree que su nuevo proceso allanará el camino para geometrías de piezas más complejas hechas de tungsteno, ofreciendo nuevas opciones para aplicaciones como la fabricación de herramientas y el blindaje contra la radiación impreso en 3D.

"La particularidad de nuestra aleación de tungsteno, níquel y hierro es que la obtenemos en forma de polvo prealeado", explica el Dr. Hany Gobran, director de investigación y desarrollo de Bayerische Metallwerke. "Esto es adecuado como producto inicial para procesos de recubrimiento e impresión 3D".

Aleaciones de tungsteno: útiles pero tenaces

Las aleaciones de tungsteno son conocidas por su excelente resistencia a la corrosión y alta conductividad térmica, lo que las convierte en un candidato perfecto para la fundición en frío de piezas de aluminio. El metal pesado también es extremadamente denso, con un peso de 19,3 g/cm³ . Con una densidad comparable a la del oro, el tungsteno se utiliza ampliamente en la fabricación de herramientas y en la protección contra radiaciones alfa y gamma en la atención sanitaria.

"Debido a su resistencia a la corrosión y erosión de los metales fundidos, así como a su excelente conductividad térmica, el tungsteno es el material elegido en el campo de la fundición de aluminio", afirma Nabil Gdoura, ingeniero de investigación y desarrollo de Bayerische Metallwerke. "La altísima densidad en su forma pura lo convierte también en una buena alternativa al nocivo plomo, que todavía se utiliza, por ejemplo, como protección contra la radiación en medicina".

Desafortunadamente, el tungsteno también tiene el punto de fusión más alto de todos los elementos químicos (3.400°C) y una dureza Mohs de 7,5, lo que hace que sea extremadamente difícil trabajar con él. Como tal, las piezas de tungsteno con geometrías más complejas, como curvas y orificios, a menudo se fabrican simplemente con acero para herramientas para trabajo en caliente, debido a su facilidad de uso y su capacidad de impresión en 3D.

Producción de aleación de tungsteno para impresión 3D.

Según Bayerische Metallwerke, todas las aleaciones de tungsteno para impresión 3D disponibles en el mercado hasta la fecha se han producido con concentraciones relativamente altas de hierro y níquel, a menudo sin ninguna aleación previa. Dado que los puntos de fusión de estos metales son significativamente más bajos que los del tungsteno, los procesos de fabricación aditiva a alta temperatura, como la fusión en lecho de polvo, a menudo resultan en su evaporación incontrolable.

El nuevo proceso de Bayerische Metallwerke soluciona este problema prealeando la mezcla de polvo antes del procesamiento. Combinando los tres elementos como un material multifásico en cada partícula de polvo individual, se puede controlar muy de cerca la composición y distribución de la aleación final. Como tal, el metal se puede procesar a altas temperaturas sin perder hierro, níquel o cobre.

La empresa afirma que su nuevo proceso es capaz de producir aleaciones con 80% – 98,5% (peso) de tungsteno, 0,1% – 15% de níquel y 0,1% – 10% de hierro y/o cobre, dependiendo de la aplicación deseada. Con densidades de 17 a 18,8 g/cm3, los materiales de aleación son más que adecuados para los casos de uso convencionales del tungsteno en fundición de aluminio, fabricación de herramientas y protección contra la radiación. Además, el proceso patentado también permite determinar el comportamiento de flujo y el tamaño de grano de las partículas de polvo.

“Cuanto mayor sea la proporción de tungsteno en el producto final, más resistente será al aluminio fundido y mejor será su conductividad térmica”, concluye Gobran. “Por el contrario, si una buena ductilidad y maquinabilidad mecánica desempeñan un papel más importante, también se puede reducir correspondientemente la proporción de tungsteno en la aleación. Por lo tanto, la composición siempre se puede adaptar a la aplicación específica y a la respectiva complejidad de la forma”.

Producción de polvo para fabricación aditiva industrial.

Aunque pueda quedar en un segundo plano, el sector de producción de polvos es absolutamente crucial para el éxito de la fabricación aditiva industrial. A principios de este año, Pyrogenesis, especialista en tecnología de atomización por plasma, anunció la prueba exitosa de su línea de producción de polvo Additive Manufacturing NexGen. Tras una decisión estratégica de retrasar la producción comercial, la empresa con sede en Montreal pudo implementar mejoras y ahora ha probado la coherencia entre lotes en su línea de producción.

Por otra parte, la empresa canadiense de minería y metales Rio Tinto desarrolló recientemente un nuevo polvo de impresión 3D de acero utilizando tecnología de atomización de agua. Si bien se cree ampliamente que sólo los atomizadores de gas y plasma de alto costo son capaces de producir polvos de grado industrial, el nuevo polvo de acero de la compañía ha demostrado que la atomización con agua es una ruta más asequible para la producción de polvos para impresión 3D.

Las nominaciones para los Premios de la Industria de la Impresión 3D 2021 ya están abiertas; dé su opinión sobre quién lidera la industria ahora.

Suscríbase al boletín informativo de la industria de la impresión 3D para conocer las últimas novedades en fabricación aditiva. También puede mantenerse conectado siguiéndonos en Twitter, dándole Me gusta en Facebook y sintonizando el canal de YouTube de la industria de la impresión 3D.

¿Está buscando una carrera en fabricación aditiva? Visite Trabajos de impresión 3D para conocer una selección de puestos en la industria.

La imagen destacada muestra polvos de aleación de tungsteno producidos por Bayerische Metallwerke. Foto vía Bayerische Metallwerke.

Kubi Sertoglu es licenciado en Ingeniería Mecánica y combina una afinidad por la escritura con una formación técnica para ofrecer las últimas noticias y reseñas sobre fabricación aditiva.