HRL Laboratories ha desarrollado una nueva técnica de fabricación aditiva con cerámica, un material extremadamente resistente al calor, ya que puede llegar a soportar temperaturas superiores a 1.400 grados Celsius. La compañía cree que el proceso pronto podría ser utilizado en la industria aeroespacial.
La cerámica impresa en 3D existe desde hace un tiempo, con empresas como Vormvrij 3D y Deltabots, que han desarrollado sus propios materiales cerámicos e impresoras 3D de cerámica.
Pero mientras muchas de estas impresoras utilizan un proceso FDM, HRL Laboratories está utilizando la estereolitografía para producir piezas de cerámica con una resolución muy alta y extremadamente resistentes al calor.
«Tenemos una resina pre-cerámica que puede imprimir como un polímero, entonces durante el proceso de impresión el polímero se convierte en cerámica», asegura Tobias Schaedler, científico senior en HRL.
Mediante el desarrollo de una nueva resina imprimible hecha de «polímeros precerámicos», HRL parece haber dado con un método de fabricación aditiva que deja de lado los problemas más comunes asociados con la impresión en 3D de este material. Las técnicas utilizadas hasta ahora no permitían producir piezas especialmente complejas.
La mayoría de las impresoras 3D de cerámica también se limitan a «materiales cerámicos de óxido» con bajos puntos de fusión. Ahora, con el proceso de estereolitografía, HRL puede imprimir piezas de cerámica resistentes a temperaturas muy elevadas.
La resina especial que utilizan contiene todas las moléculas que necesita para formar una cerámica resistente. Las capas de la resina son cuidadosamente grabadas con una luz UV, que fusiona monómeros en polímeros.
La impresión se forja a continuación en un horno a 1.000 grados centígrados con gas argón, que elimina los elementos químicos sobrantes y deja tras de sí sólo el sólido marco de cerámica.
Pieza cerámica impresa en 3D
Pieza cerámica impresa en 3D
HRL ha sido capaz de formar lo que podrían ser las primeras cerámicas de carburo de silicio impresas en 3D. Y el equipo cree que puede imprimir otros tipos de cerámica ajustando apropiadamente la composición de la resina de cerámica y plástico.
La empresa considera que su cerámica es un material ideal para numerosas aplicaciones de alta temperatura, como en vehículos supersónicos y motores a reacción.
Este método podría ayudar a los diseñadores a fabricar pequeñas piezas especiales que son capaces de resistir el calor y las altas temperaturas generadas por los gases de escape durante el despegue.
«Si vas muy rápido dentro de la atmósfera, cerca de 10 veces la velocidad del sonido, entonces cualquier vehículo se calentará enormemente debido a la fricción del aire», dijo Schaedler. «La industria aeroespacial quiere construir vehículos supersónicos y necesita cerámica para la carcasa del vehículo.»
Gracias a este nuevo enfoque, los investigadores de HRL Labs han impreso en 3D dos clases de piezas de cerámica de gran utilidad:
1) Grandes estructuras reticulares muy ligeras que se podrían utilizar en los paneles resistentes al calor y otras partes exteriores para aviones y naves espaciales.
2) Pequeñas piezas de diseño intrincado para uso en los sistemas electromecánicos o en componentes de motores a reacción y cohetes.
El grupo ha recibido financiación de DARPA, dice Schaedler. «Este método nos acerca a la meta de ser capaz de utilizar materiales con propiedades que generalmente no se encuentran juntos, tales como la resistencia y baja densidad o ligereza, y la utilización de estos materiales en la fabricación de piezas complejas», asegura Stefanie Tompkins , director de DARPA.
La industria aeroespacial pronto podría recurrir a este proceso de impresión 3D para la fabricación de piezas y componentes en la construcción de cohetes y satélites. Un documento que detalla los resultados de la compañía ha sido publicado en la revista Science.
Visto en 3ders.
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