aleación de titanioLa fusión selectiva por láser (SLM) es la tecnología central principal en la fabricación aditiva por fusión de lecho de polvo metálico (PBF), y actualmente es la tecnología de impresión 3D más madura y ampliamente industrializada para producir componentes complejos de aleación de titanio. Utilizando un láser de fibra de alta-energía como fuente de calor, este proceso funde selectivamente polvo de aleación de titanio esférico pre-capa por capa para producir directamente piezas metálicas complejas que son casi completamente densas y poseen propiedades mecánicas comparables-o incluso superiores-a las de los componentes forjados tradicionales. Aborda eficazmente los puntos débiles de la industria asociados con el procesamiento tradicional de aleaciones de titanio (forjado y mecanizado), como la alta dificultad de fabricación, la baja utilización de materiales y la incapacidad de producir estructuras complejas.
Las aleaciones de titanio son notoriamente "difíciles de trabajar": con un punto de fusión superior a 1600 grados, una alta dureza y una conductividad térmica de solo una-quinta parte de la del acero al carbono, la forja y el mecanizado tradicionales no solo no logran producir estructuras complejas sino que también resultan en una utilización de material lamentablemente baja-normalmente solo del 5% al 15%. Esto significa que el 90% de la costosa aleación de titanio termina como chatarra, lo que mantiene los costos por las nubes.
¿Las especificaciones de rendimiento del producto están realmente a la altura? Mucha gente tiene la noción preconcebida de que las piezas impresas en 3D-son "todo espectáculo y nada de sustancia", pero la aleación de titanio SLM ha destrozado por completo este prejuicio. Las piezas producidas por SLM-pueden enfriarse a velocidades de hasta 10⁶ K/s, lo que da como resultado una microestructura que es mucho más densa que la de las piezas forjadas tradicionales y que, inherentemente, ofrece una mayor resistencia. Tomemos como ejemplo la aleación de titanio TC4-la más utilizada en la industria-: las piezas tradicionales forjadas y recocidas tienen una resistencia a la tracción de 895 a 930 MPa y un alargamiento del 10 % al 15 %; Por el contrario, las piezas de aleación de titanio SLM tratadas con prensado isostático en caliente (HIP) alcanzan resistencias a la tracción de 950 a 1100 MPa y un alargamiento del 15 al 20 %, con densidades superiores al 99,9 %. No sólo cumplen plenamente con los estándares de forjado, sino que los superan en ciertas propiedades y las variaciones de rendimiento entre diferentes orientaciones prácticamente se eliminan, lo que los hace totalmente capaces de cumplir con los requisitos de servicio extremos de las industrias aeroespacial y médica. Actualmente, la tecnología SLM ha ido más allá de la validación de laboratorio y ha entrado de lleno en la etapa de implementación industrial y aplicación clínica a gran escala. Todas sus aplicaciones principales abordan los "desafíos más difíciles" en la fabricación-de alta gama:
Aeroespacial: este es el mercado de aplicaciones más grande para SLM. Las aleaciones de titanio producidas por SLM- se utilizan en componentes estructurales del gran avión de pasajeros C919, boquillas de combustible de motores de aviones, cámaras de combustión de motores de cohetes y componentes estructurales livianos de satélites. Es una tecnología central para el aligeramiento y la rápida iteración de equipos aeroespaciales. Biomédica: Esta es el área de aplicación civil más madura. Las articulaciones de cadera personalizadas, los dispositivos de fusión espinal y las prótesis maxilofaciales-todos con estructuras porosas de aleación de titanio producidas mediante SLM-exhiben módulos elásticos altamente compatibles con el hueso humano. Estas estructuras previenen eficazmente la protección contra el estrés y promueven la osteointegración, y ya han logrado una aplicación clínica generalizada. Además, esta tecnología también se utiliza a gran escala en armamento militar, equipos resistentes a la corrosión-para operaciones de petróleo y gas en aguas profundas-y componentes centrales de los autos de carreras de F1 de primer nivel.
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