La principal diferencia entre fundición de inversión La impresión 3D de metal es la forma en que se forman las piezas. La fundición a la cera perdida crea piezas metálicas vertiendo metal fundido en moldes de cera, mientras que la impresión 3D de metal construye piezas capa por capa utilizando diseños digitales. La impresión 3D ofrece prototipado más rápido y libertad geométrica; la fundición ofrece mejor acabado de la superficie y resistencia de los materiales.
La fundición de precisión es un proceso de fabricación de precisión. Se vierte metal fundido en un molde cerámico formado a partir de un modelo de cera. Tras fundir y drenar la cera, el molde se llena de metal para producir componentes complejos y de gran detalle.
Se inyecta cera fundida en la cavidad del molde para producir una patrón de ceraUna vez solidificados, estos patrones se desmoldan. Posteriormente, se ensamblan múltiples patrones de cera sobre un sistema central de canales de cera, formando un "árbol" o grupo.
El conjunto del árbol de cera se sumerge repetidamente en una pasta cerámica y luego se recubre con arena cerámica fina. Cada capa se deja secar antes de aplicar la siguiente. Este proceso se repite típicamente de 6 a 9 veces, creando una sólida capa cerámica alrededor de los patrones de cera.
Una vez que la carcasa de cerámica se ha curado y endurecido lo suficiente (generalmente tras 24 a 36 horas de secado), se retira la cera del interior. Esto se realiza habitualmente mediante un autoclave de vapor, donde la alta presión y el calor del vapor funden la cera de la carcasa de cerámica, dejando una cavidad hueca en el molde.
La carcasa hueca de cerámica se cuece en un horno de alta temperatura, generalmente entre 1000 °C y 1100 °C (1832 °F y 2012 °F). A continuación, se vierte el metal fundido de la aleación deseada en el molde cerámico precalentado, llenando la cavidad previamente ocupada por los patrones de cera.
Una vez que el metal fundido se ha solidificado y enfriado lo suficiente, la capa cerámica se separa de la pieza fundida. Esto se logra generalmente mediante métodos como vibración, chorro de agua o martillado manual. Las piezas metálicas individuales se cortan del sistema de canal central (el "árbol" metálico) utilizando sierras o discos de corte abrasivos.
Las piezas fundidas se someten a diversas operaciones de acabado. Estas suelen incluir la eliminación de los muñones de la compuerta (donde se fijaban las piezas al corredor) mediante rectificado o mecanizado.
La impresión 3D de metal permite construir piezas capa por capa directamente a partir de archivos digitales, sin necesidad de moldes ni herramientas. Esta tecnología de fabricación aditiva produce geometrías complejas imposibles de lograr con los métodos tradicionales.
Se crea un modelo 3D de la pieza mediante software CAD y se convierte a un formato que la máquina DMLS puede interpretar, generalmente un archivo STL (lenguaje de teselación estándar). Este archivo se divide en numerosas capas transversales delgadas.
Se prepara la cámara de construcción de la máquina DMLS, lo que incluye llenarla con un gas inerte (p. ej., argón o nitrógeno) para evitar la oxidación del polvo metálico a temperaturas elevadas. Se nivela la plataforma de construcción y se carga el polvo metálico seleccionado en el depósito de la máquina.
Una cuchilla o rodillo recubridor extiende una capa fina y uniforme de polvo metálico fino (normalmente de 20 a 50 micrómetros de espesor) sobre la plataforma de construcción.
La impresora extiende una fina capa de polvo sobre la plataforma de impresión. Un láser de alta potencia (200-1,000 vatios) funde selectivamente el polvo según el patrón programado. La plataforma desciende una capa de espesor y el proceso se repite hasta su finalización.
Una vez finalizada la construcción, la pieza, recubierta de polvo suelto, se deja enfriar dentro de la cámara de construcción. A continuación, se retira la plataforma de construcción y se extrae la pieza del polvo no fundido circundante.
El exceso de polvo se elimina de la pieza (y a menudo se puede reciclar). A continuación, se retiran las estructuras de soporte, que suelen ser necesarias para anclar la pieza a la placa de impresión y sujetar los elementos que sobresalen durante la impresión.
| Feature | Fundición de inversiones | Impresión 3D de metal (DMLS/SLM) |
|---|---|---|
| Complejidad del diseño | Alto, bueno para formas intrincadas. | Muy Alto, destaca por sus características internas, celosías. |
| Plazo de entrega (prototipos) | Moderado a largo (semanas, incluso con patrones impresos en 3D) | Corto (días a una semana) |
| Plazo de entrega (alto volumen) | Corto por pieza (después del mecanizado) | Moderado a largo (por pieza, el tiempo de construcción es un factor) |
| Costo de herramienta | Muy alto (para moldes de inyección) | Insignificante (sin herramientas) |
| Costo del material (por pieza) | Bajo a moderado (aleaciones a granel) | Alto a Muy Alto (polvos especializados) |
| Costo (bajo volumen) | Alto (debido a la amortización de herramientas) | Moderado a alto (dependiendo del material/tiempo de la máquina) |
| Costo (alto volumen) | Bajas (economías de escala) | Alta (reducción de costos menos escalable) |
| Tamaño máximo de pieza | Muy grande capaz | Pequeño a mediano (limitado por la cámara de construcción) |
| Acabado superficial típico (tal como se construyó) | Bueno (por ejemplo, Ra 3.2-3.8 µm) | Regular a bueno (por ejemplo, Ra 6-10 µm), líneas de capa visibles |
| Resistencia mecánica (general) | Excelente, isotrópico | De bueno a excelente, puede ser casi isotrópico después del tratamiento. |
| Gama de materiales | Muy ancho (la mayoría de las aleaciones moldeables) | Amplio, pero más limitado que el IC |
