Impresión 3D con tungsteno y carburo de tungsteno

3D printing tungsten
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El tungsteno, también conocido como Wolfram, es un metal singular famoso por tener el punto de fusión más alto de todos los elementos. El tungsteno o Wolfram es más conocido por el público en general por el filamento utilizado en las bombillas, pero tiene muchas otras aplicaciones industriales y médicas menos conocidas, cuando se aplica como compuesto o en su forma más pura.

El nombre es un derivado de la palabra sueca para el metal, que significa «piedra pesada». En su forma pura, el material es muy blando y casi siempre se combina con otros elementos para formar un compuesto y así lograr la dureza por la que son conocidas las aleaciones de tungsteno.

El carburo de tungsteno es el más famoso de estos compuestos. Es una combinación de tungsteno y carbono. El resultado es un compuesto cerámico.

Otras combinaciones involucran acero, conocido como acero de alta velocidad, cobalto, cobre, bronce, cromo, hierro o níquel. El tungsteno también es parte de una superaleación de níquel-molibdeno-cromo conocida como Hastelloy. En todos los casos, el compuesto da como resultado un metal excepcionalmente duro.

El tungsteno puro no tiene la dureza de un compuesto, pero su excelente resistencia al calor y sus propiedades de protección contra la radiación son útiles en el campo médico y nuclear.

¿Para qué se utiliza el tungsteno y el carburo de tungsteno?

Como se menciona en el párrafo de la introducción, el tungsteno tiene una temperatura de fusión alta. Su temperatura de fusión es la más alta de todos los metales a 3.422 ° C. Esto en combinación con su dureza lo convierte en un material interesante para aplicaciones que necesitan dureza y resistencia al calor. Los compuestos de tungsteno se utilizan en múltiples industrias que varían desde la aeroespacial, automotriz, nuclear, de defensa, médica hasta la industria del ocio.

Ejemplos de aplicaciones son: las boquillas de motores en cohetes, cabezas armamentísticas (para penetrar superficies duras), palas de turbinas para aviones (resistentes al calor) y herramientas más pequeñas como hojas de sierra, brocas, cojinetes, pistones y equipos de soldadura.

La industria médica utiliza tungsteno puro para resonancias magnéticas, colimadores y para fabricar protecciones contra la radiación.

3D printing tungsten

Tungsteno

Impresión 3D con tungsteno

La dureza del carburo de tungsteno y otros compuestos similares también tiene su inconveniente. Su dureza lo convierte en un material difícil para crear modelos utilizando técnicas de fabricación tradicionales como cnc y estampación. La fabricación aditiva (FA) por naturaleza podría resultar siendo una solución a este problema.

La fabricación aditiva también ofrece la posibilidad de fabricar piezas más complejas sin necesidad de estampación. Los modelos compuestos de tungsteno se pueden producir de forma más rentable y rápida utilizando FA.

Las piezas fabricadas por FA pueden ser muy finas y detalladas. Se pueden lograr detalles muy pequeños de hasta 100 μm con una precisión posicional de hasta 25 μm.
Actualmente hay dos tecnologías FA disponibles para tungsteno puro y compuestos de tungsteno:

Fusión selectiva por láser

La fusión selectiva por láser (SLM) o la sinterización directa por láser de metales (DMLS) es un método de fabricación aditiva mediante el cual un láser funde y fusiona el polvo metálico para formar objetos tridimensionales.

Inicialmente, el alto punto de fusión planteaba algunos obstáculos técnicos para aplicar este material a la impresión 3D, pero estos se han superado.

El polvo de tungsteno puro se aglutina con níquel-cobre o níquel-hierro

Binder jetting

El fabricante líder de máquinas de impresión de metal en 3D, ExOne, está trabajando con un fabricante de materiales para desarrollar un compuesto de cobre y tungsteno, que se pueda utilizar en las máquinas de inyección de aglutinante o Binder Jetting de ExOne.

El compuesto tendrá alta resistencia al calor, alta conductividad eléctrica y térmica y baja expansión térmica. Binder Jetting tiene la ventaja sobre SLM de que es más económico. Actualmente existen diferentes polvos disponibles, en diferentes etapas de la calificación.

También está disponible para la inyección de aglutinante una aleación de bronce y tungsteno.

Propiedades del tungsteno:

● Alto punto de fusión, fundiendo a 3422 ° C, superior a la del platino.

● Alta densidad (19,25 g / cm3), comparable a la del oro

● Tiene la mayor fuerza de tensión a temperaturas superiores a 1650 ° C

● Excelente resistencia a la corrosión

● Excelente absorción / blindaje de rayos X y rayos gamma


● Resistencia a la mayoría de los ácidos

● Biocompatible / no tóxico

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