Inspenet, 22 de noviembre 2023.
Científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), la Universidad de Wisconsin-Madison y el Laboratorio Nacional Argonne han logrado crear composiciones específicas de acero inoxidable (17-4) mediante impresión 3D, logrando coincidir con las propiedades de las versiones fabricadas de manera convencional.
Los resultados de esta investigación fueron divulgados en la edición de noviembre de Additive Manufacturing. Para obtener los datos necesarios, emplearon rayos X de alta energía provenientes de un acelerador de partículas.
Obtención de acero inoxidable mediante impresión 3D
Este estudio marca un hito al demostrar que ahora es posible imprimir en 3D el acero 17-4 PH de manera fiable, manteniendo intactas sus propiedades beneficiosas.
Los nuevos hallazgos tienen el potencial de aumentar la rentabilidad y flexibilidad de la impresión 3D para los fabricantes de productos hechos con 17-4 PH. El enfoque utilizado en la investigación de este material también podría establecer las bases para mejorar la comprensión de cómo imprimir una variedad de sustancias y prever sus características y rendimiento.
“Cuando se piensa en la fabricación aditiva de metales, esencialmente estamos soldando millones de pequeñas partículas en polvo en una sola pieza con una fuente de alta potencia como un láser, fundiéndolas hasta convertirlas en un líquido y enfriándolas hasta convertirlas en un sólido“, dijo el físico del NIST. Fan Zhang, coautor del estudio.
Las investigaciones continúan
Los científicos iniciaron una investigación para entender los efectos de los cambios bruscos de temperatura y dirigir la estructura interna hacia la formación de martensita. Para analizar los rápidos cambios estructurales que ocurren en milisegundos, se requerían herramientas especializadas. Identificaron que la difracción de rayos X sincrotrón, también conocida como XRD, era la técnica más adecuada para llevar a cabo este estudio.
“En XRD, los rayos X interactúan con un material y formarán una señal que es como una huella digital correspondiente a la estructura cristalina específica del material“, dijo Lianyi Chen, profesora de ingeniería mecánica en UW-Madison y coautora del estudio.
Los escritores lograron ajustar la composición del acero para identificar un conjunto de mezclas que incluían únicamente hierro, níquel, cobre, niobio y cromo. Este logro se basó en su sólida comprensión de la dinámica estructural durante el proceso de impresión, que sirvió como referencia.
“El control de la composición es verdaderamente la clave para las aleaciones de impresión 3D. Controlando la composición, podemos controlar cómo se solidifica. También demostramos que, en una amplia gama de velocidades de enfriamiento, digamos entre 1.000 y 10 millones de grados Celsius por segundo, nuestras composiciones dan como resultado consistentemente acero 17-4 PH totalmente martensítico”, dijo Zhang.
Los impactos del reciente estudio podrían extenderse más allá del acero 17-4 PH. Los datos derivados del enfoque basado en XRD podrían emplearse en la creación y evaluación de modelos computacionales diseñados para prever la calidad de los productos impresos, así como para mejorar otras aleaciones destinadas a la impresión 3D.
“Nuestro 17-4 es confiable y reproducible, lo que reduce la barrera para el uso comercial. Si siguen esta composición, los fabricantes deberían poder imprimir 17-4 estructuras que sean tan buenas como las piezas fabricadas convencionalmente”, dijo Chen.
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Fuente: https://interestingengineering.com/innovation/stainless-steel-3d-printed-characteristics
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