INVESTIGACIÓN Y DISEÑO


Consiguen combinar la impresión 3D y la extracción electroquímica

01/06/2020

CATEGORíA: Nuevos avances

Los materiales, lavados con una solución electrolítica, adoptan la geometría deseada hasta la milésima de milímetro: sin ningún esfuerzo o influencia mecánica sobre el material


El profesor Dirk Bähre (a la izquierda), con el asistente técnico Stefan Wilhelm de su grupo de investigación. © Oliver Dietze

 

El equipo de investigación del profesor Dirk Bähre de la Universidad de Saarland, en Alemania, ha sido capaz de transformar los componentes metálicos de la impresora 3D sin contacto en productos técnicos de alta precisión. Con sus nuevos procesos, forman componentes hechos de metales pesados ​​pero ligeros que son intrínsecamente precisos hasta la milésima de milímetro: los técnicos de fabricación combinan la impresión 3D y la extracción electroquímica para este propósito.

 

Ya sean motores de vehículos o motores de aviones y cohetes: tales construcciones técnicas consisten en una gran cantidad de componentes metálicos extremadamente especiales. Para garantizar que todo encaja perfectamente y puede soportar las cargas más difíciles, cada parte debe tener una forma perfecta. "Las tolerancias pueden estar en el rango del micrómetro", explica el profesor Dirk Bähre de la Universidad de Saarland. Con los procesos de impresión 3D para metales, ahora es posible fabricar componentes complejos. Pero: lo que sale de la impresora capa por capa en esta fabricación aditiva, como lo llaman los expertos, a menudo no es lo suficientemente preciso como para satisfacer las más altas demandas. Y con algunas geometrías, este proceso simplemente tiene sus límites.

 

Dirk Bähre y su equipo están investigando para refinar las piezas de trabajo de la impresora 3D para que se ajusten a la milésima de milímetro. "Con nuestras tecnologías para el procesamiento posterior de piezas metálicas fabricadas aditivamente, podemos producir superficies funcionales de precisión para aplicaciones de alta precisión de manera rentable. Incluso grandes cantidades se pueden producir económicamente", explica. El mecanizado fino es una especialidad del técnico de fabricación de Saarbrücken y su grupo de investigación. Han desarrollado nuevos procesos al combinar la impresión 3D metálica con la eliminación electroquímica.

 

La extracción electroquímica permite que incluso las geometrías más complejas se implementen en el metal más duro. "Es una tecnología de fabricación sin contacto y sin daños con la que podemos procesar de manera eficiente componentes complejos y materiales de alta resistencia", explica Bähre. Los materiales, lavados con una solución electrolítica, adoptan la geometría deseada hasta la milésima de milímetro: sin ningún esfuerzo o influencia mecánica sobre el material. Los ingenieros solo necesitan corriente eléctrica para esto: fluye entre una plantilla, el cátodo y el ánodo, en este caso el material que se procesará desde la impresora 3D. Enjuagados por el líquido que transporta corriente del agua y la sal, se eliminan pequeñas partículas de metal: los iones metálicos se desprenden de la pieza de trabajo y se crea el componente de alta precisión. "Con los impulsos y las vibraciones actuales de la herramienta, logramos una extracción particularmente uniforme con superficies muy lisas y altas precisiones", explica Bähre.

 

Los investigadores examinan cuidadosamente los metales que se utilizan, como el aluminio, el titanio o las aleaciones de acero, y también cada uno de los pasos del proceso: “Para optimizar el posprocesamiento, es necesario un conocimiento profundo del material y el proceso. Por ejemplo, debemos entender exactamente qué le sucede al metal en la impresión 3D anterior. Por lo tanto, investigamos qué estructura se crea. Al investigar los procesos y el comportamiento del material, podemos usarlos para desarrollar aún más los métodos electroquímicos con el fin de obtener superficies lisas o geometrías complejas con alta precisión", explica Bähre.

 

En una gran cantidad de experimentos, los investigadores usan impresoras 3D para producir piezas para este propósito y para determinar cómo se debe llevar a cabo el procesamiento electroquímico adecuado. "Echamos un vistazo de cerca a la interacción de los diversos parámetros y determinamos cómo es ideal el proceso de fabricación", explica el ingeniero. El orden en que tienen lugar los pasos del proceso puede ser decisivo. Dividen sistemáticamente todas las influencias, realizan mediciones muy precisas y análisis detallados. Como resultado de esta investigación, los técnicos de producción tienen muchas herramientas con las que pueden adaptar sus procesos y ajustar la configuración del proceso de manera específica.

 

Dirk Bähre y su grupo de trabajo trabajan con socios de la ciencia y la industria en sus proyectos de investigación, financiados por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional.

 

Fuente: www.uni-saarland.de

 

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