Primer plano de un objeto de muestra multimaterial impreso en 3D. Crédito:WSU
Similar al avance de la impresión en blanco y negro a la impresión en color, Un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Washington ha utilizado por primera vez la tecnología de impresión 3D en un proceso de un solo paso para imprimir estructuras hechas de dos materiales diferentes.
El avance podría ayudar a los fabricantes a reducir los pasos de fabricación y utilizar una máquina para fabricar productos complejos con varias piezas en una sola operación. Hasta ahora, Impresión 3d, también conocida como fabricación aditiva, se ha limitado a utilizar principalmente un material a la vez.
Dirigido por Amit Bandyopadhyay, Profesora titular de la cátedra Herman y Brita Lindholm en la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales, Los investigadores utilizaron tecnología de impresión 3-D para imprimir estructuras de metal y cerámica, así como un tubo bimetálico que es magnético en un extremo y no magnético en el otro. El informe sobre su trabajo se publica en la edición de mayo de Fabricación aditiva .
Más preciso, características de producto versátiles
La impresión tridimensional ha cambiado el panorama de muchas prácticas industriales y ha influido significativamente en los protocolos de diseño de productos. Cualquiera que desee una pieza personalizada puede diseñarla en una computadora y luego simplemente imprimirla.
Sin embargo, los fabricantes solo pueden poner un material en una impresora para imprimir piezas. Al poder utilizar más de un material a la vez, podrán controlar mejor propiedades como la conducción de calor, protección contra la corrosión, así como la adaptación ambiental en sus materiales.
Amit Bandyopadhyay, Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de WSU, muestra una muestra bimetálica impresa en 3D. Crédito:WSU
"Este es un paso hacia el siguiente nivel de fabricación y la próxima generación de diseño, validación, optimización y fabricación mediante impresión 3D, "dijo Bandyopadhyay.
Resistencia sin adhesivos
Con la adopción de multimaterial, Impresión 3d, Los fabricantes tampoco necesitarán utilizar los adhesivos o las uniones de unión que ahora se requieren para crear productos multimaterial.
"Podría unir dos materiales muy fuertes, pero su conexión solo será tan fuerte como su adhesivo, "dijo Bandyopadhyay." Multimaterial, la fabricación aditiva ayuda a eliminar el punto débil ".
Los investigadores, incluidos los estudiantes graduados Bryan Heer y Bonny Onuike, usó una impresora 3-D basada en láser para unir los materiales en un solo paso, impresión de una estructura de níquel-cromo y cobre.
Los diseños impresos en 3D multimaterial pueden eliminar la necesidad de adhesivos y permitir una mayor variedad y especificidad de diseño. Crédito:WSU
Inconel 718 es una aleación de níquel-cromo que se utiliza en cohetes de combustible líquido y en piezas de chapa para motores de avión. El material es capaz de soportar bien las altas temperaturas, pero se enfría muy lentamente. Cuando los investigadores agregaron el cobre en el proceso de impresión 3-D, la pieza podría enfriarse un 250 por ciento más rápido, lo que significa una vida más larga y una mayor eficiencia de combustible para los motores de avión.
Mayores opciones de diseño
"La fabricación aditiva multimaterial ha abierto las puertas a tantas creaciones posibles diferentes, ", dijo Bandyopadhyay." Nos ha permitido ser más audaces y creativos ".
Trabajando con los estudiantes de posgrado Tom Gualtieri y Yanning Zhang, los investigadores también imprimieron material metal-cerámico en una sola operación.
"Esto nos permite variar la composición y agregar funcionalidad a un producto durante la impresión 3D que tradicionalmente es muy difícil de lograr, ", dijo." Y podemos hacer esto en un solo proceso con una sola máquina ".
