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Para consumidores y pequeñas empresas

Impresora 3D metal – Guía de impresión 3D metal 2018

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by Anatol Locker
Oct 25, 2018

¿Estás buscando una impresora 3D de metal? Entonces no te pierdas nuestra guía sobre la impresión 3D en metal: tecnologías, servicios en línea, impresoras 3D, materiales y mucho más.

En los últimos años, la impresión 3D en metal se ha vuelto muy popular. No es para menos: cada material ofrece una combinación única basada en sus propiedades estéticas y prácticas para adaptarse a una variedad de productos, ya sean prototipos, objetos en miniatura, joyas, repuestos o pequeños electrodomésticos.

Una de las razones por las que la impresión 3D en metal se ha convertido en un tema tan candente es que las piezas se pueden imprimir en 3D en series para producir en grandes cantidades. De hecho, algunas piezas creadas por medio de la impresión 3D en metal ya son tan buenas, si no mejores, que las fabricadas con métodos tradicionales.

En la fabricación tradicional de piezas de metal y plástico a veces se desperdicia mucho material. Se usan piezas grandes y una gran cantidad de materiales adicionales. Cuando los fabricantes de aviones fabrican piezas metálicas, se desecha hasta el 90 % del material. La creación de piezas a través de la impresión 3D en metal consume menos energía y genera menos desperdicio. Y por una buena razón: el producto 3D terminado puede ser hasta un 60 % más ligero que una pieza producida por procesos tradicionales. Solo la industria aeronáutica ahorra miles de millones de dólares gracias a la ligereza de las piezas impresas, lo que reduce principalmente la necesidad de combustible.

Aunque técnicamente no se puede imprimir en 3D con metal puro, hay una serie de filamentos de plástico rellenos de metal que proporcionan una estética metálica a las impresiones.

Si deseas obtener más información sobre los filamentos metálico disponibles para imprimir en 3D, haga clic aquí para pasar a la sección “filamento metálico para imprimir en 3D”.

De lo contrario, si quieres convertirte en un experto de la impresión 3D en metal, sigue leyendo…

Lo último en tecnología de impresión 3D en metal

Antes de embarcarse en los principios básicos de la impresión 3D en metal, echemos un vistazo a las últimas innovaciones en este campo en pleno auge. En los últimos dos años, surgieron varios agentes nuevos que transformaron el paisaje de las impresoras 3D de metal.

Aunque la impresión 3D en metal no es del todo accesible para las personas de a pie, la tecnología continúa mejorando y democratizándose. La impresión 3D en metal que antes solo se podía encontrar en máquinas industrial, ahora está disponible para pequeñas y medianas empresas. Aquí están las últimas empresas que están revolucionando la impresión 3D en metal tradicional:

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías HP Metal Jet

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La última empresa en adentrarse en el mundo de la impresión 3D de metal no es otra que HP. Durante la Feria Internacional de Tecnología para la Manufactura (IMTS, por sus siglas en inglés) de 2018, esta empresa presento la gigante HP Metal Jet, una innovadora tecnología de impresión 3D de metal capaz de crear piezas metálicas de alta calidad a gran escala.

HP afirma que el nuevo sistema de fabricación aditiva proporcionará a los usuarios hasta 50 veces más productividad a un coste significativamente inferior en comparación con otros métodosde impresión 3D de metal. Al igual que la tecnología HP Multi Jet Fusion, HP Metal Jet utiliza chorros de aglutinante a nivel de vóxel. Ofrece un volumen de impresión de 430 x 320 x 200 mm,  dos veces más que una impresora regular. Este sistema potencialmente revolucionario utilizará una cantidad significativamente menor de aglutinante por peso, a la vez que ofrece una productividad y fiabilidad excepcionales.

HP también se ha asociado con GKN Powder Metallurgy y Parmatech para ofrecer un servicio de producción de Metal Jet. Esto permitirá a los clientes pedir piezas metálicas de calidad industrial producidas por este nuevo sistema, sin tener que invertir dinero en comprar su propia impresora HP Metal Jet.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Desktop Metal

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Desktop Metal, una empresa emergente de impresión 3D en metal con sede en Massachusetts, es realmente la empresa que más está cambiando el mundo de la impresión 3D en metal. El año pasado, presentó dos impresoras 3D de metal: Studio System y Production System. Este revolucionario tándem hace que la fabricación aditiva con metal sea mucho más económica y las piezas se puedan producir más rápido.

Studio System es una impresora 3D de metal de tamaño de escritorio que utiliza el proceso patentado de extrusión Bound Metal Deposition (BMD). De manera similar a la impresión 3D con tecnología de modelado por deposición fundida, esta impresora 3D utiliza polvos metálicos MIM que se unen mediante una mezcla de polímeros. Una vez se ha completado la impresión 3D en metal, los objetos se colocan en el horno de Desktop Metal a una temperatura de hasta 1400 grados centígrados, derritiendo el polímero y dejándote con una pieza de metal. La Studio System, junto con el horno y el programa disponible en la nube, cuesta alrededor de 120,000 USD.

Leer más: Interview with Desktop Metal: The Metal 3D Printing Hype is Real (And Made of Steel)

Por otro lado, el sistema de producción de tamaño industrial utiliza un proceso llamado “Single Pass Jetting”. La impresora 3D funciona depositando polvo de metal y luego se le añade un agente para unir los elementos. ¡La máquina está equipada con más de 32.000 chorros capaces de rociar millones de gotas por segundo! El sistema de producción también utiliza el horno para el procesamiento posterior a la impresión y cuesta alrededor de 360,000 USD (sin el horno).

Si bien estas dos impresoras 3D de metal son seguramente demasiado caras para el consumidor promedio, el coste es solo una fracción del precio de los sistemas tradicionales de impresión 3D en metal (que pueden costar fácilmente más de 800,000 USD). Está claro que las grandes empresas creen en la misión de Desktop Metal, que desde el principio ha logrado recibir fondos sustanciales de BMW, Google, Lowe y muchos otros.

Desktop Metal Studio System

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Markforged

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Markforged's Metal X 3D printer

Markforged es otra empresa e impresión 3D en metal la cual desea que esta tecnología que antes era inaccesible sea asequible para un mayor público. Markforged Metal X es una impresora 3D de metal que ofrece una solución de fabricación integral. La empresa afirma que su impresora 3D de metal es hasta diez veces más barata que otros sistemas de impresión 3D en metal.

Metal X cuenta con un volumen de impresión de 250 x 220 x 200 mm para un grosor de capa de 50 micrones. De forma similar al Desktop Metal Studio System, esta impresora 3D de metal funciona imprimiendo polvo de metal que se mezcla en una matriz de plástico. En su sitio web, Markforged presenta los diferentes tipos de piezas de metal que se pueden imprimir en 3D, así como el ahorro que puede suponer este sistema para las empresas.

Markforged Metal X

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Digital Metal

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Más modestamente, la empresa de impresión 3D, Digital Metal, filial del productor sueco de polvo de metal Höganäs, presentó recientemente el primer sistema de inyección de aglutinantes de alta precisión del mundo para la impresión 3D en metal destinado a pequeños objetos metálicos.

Leer más: Interview With Digital Metal: One Giant Leap For Small Metal 3D Printed Parts

La impresora 3D de metal, denominada DM P2500, produce componentes de metal excepcionalmente pequeños y complejos. La máquina Digital Metal cuenta con un volumen de impresión de 2500 cm3 y también imprime capas de 42 μm a una velocidad de 100 cm3/h. Esta impresora 3D de metal ofrece una increíble resolución de 35 μm y elimina la necesidad de estructuras de soporte.

El fabricante sueco de impresoras 3D de metal está lanzando su producto en el mercado actualmente. También trabaja con Honeywell Aerospace, el instituto francés y centro de innovación tecnológica CETIM (Centro Técnico para Industrias Mecánicas) y un líder reconocido en el mundo del diseño y la moda que prefiere permanecer en el anonimato.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Aurora Labs

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Otro de los recién llegados al creciente segmento de mercado de la impresión 3D en metal es el fabricante australiano Aurora Labs. En septiembre de 2018, la empresa anunció que había logrado grandes avances en la tecnología de gran formato (LFT), una técnica que pretende revolucionar la velocidad de la impresión 3D en metal.

Después de realizar algunas pruebas, Aurora Labs fue capaz de alcanzar velocidades de impresión 3D en metal equivalentes a 662 g/h (15,88 kg/día), que son ocho veces superiores a las velocidades de las impresoras disponibles en el mercado.

La primera impresora 3D de metal comercial de la empresa en utilizar LFT será la Alpha, una máquina pequeña con un volumen de impresión de 200 x 200 x 200 mm. Aurora Labs también ha sacado al mercado la S-Titanium Pro, una impresora 3D de metal de código abierto que permite a los usuarios utilizar su propio software y polvos metálicos. Esta impresora 3D combina los modos de impresión DMLS y DMLM en una máquina, lo que la convierte en uno de los sistemas más exclusivos y versátiles del mercado.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Stratasys

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Stratasys, conocido como uno de los fabricantes veteranos más premiados de la industria de fabricación de aditivos, está incluso desarrollando su propio sistema de impresión 3D en metal. Según se anunció en febrero de 2018, Stratasys está creando un sistema de metal que tendrá como objetivo abordar la producción a corto plazo de piezas metálicas.

Si bien la mayoría de los detalles están aún por desvelar, sabemos que la nueva máquina utilizará materia prima en polvo para el moldeado por inyección de metal (MIM). También habrá algún tipo de técnica de posprocesamiento con enfoque térmico para retirar el soporte con mayor comodidad.

Inicialmente compatible con polvo a base de aluminio, Stratasys planea aumentar su cartera de materiales. La empresa afirma que su sistema ofrecerá a los clientes un menor coste por pieza y será hasta nueve veces más rápido que otros sistemas de impresión 3D de metal basados en láser.

Stratasys, a través de su empresa derivada Vulcan Laboratories, continúa su investigación en la fabricación aditiva con metal. Además, Stratasys ofrece el servicio de impresión de piezas de metal Stratasys Direct Manufacturing.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Impresión 3D en metal industrial

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Pero, ¿qué se puede hacer para obtener mejores resultados o incluso para imprimir piezas con metal únicamente? ¿Deberías comprar una impresora 3D de metal para tu empresa? No recomendamos esta opción a menos que desees imprimir piezas metálicas tridimensionales todos los días. Estas tienen un coste elevado: por ejemplo, necesitarás entre 100,000 USD y 500,000 USD para hacerte con una impresora 3D de metal de EOS o Stratasys. Además, tendrás que tener en cuenta los costes adicionales si necesitas que alguien use y mantenga la máquina y finalice el objeto impreso (por ejemplo, para la fase de pulido).

En resumen, no hay ninguna impresora 3D de metal asequible.

Reduce los costes de la impresión 3D en metal

A menos que desees abrir tu propio negocio de impresión 3D en metal y necesites piezas metálicas de calidad profesional, sería mejor que recurrieras a un servicio de impresión 3D que se adapte a tus necesidades. Shapeways, Sculpteo e iMaterialise ofrecen servicios de impresión 3D de piezas metálicas.

Materiales para la impresión 3D en metal

  • Aluminio
  • Acero
  • Latón
  • Cobre
  • Bronce
  • Plata de ley
  • Oro
  • Platino
  • Titanio

Si eres orfebre, también puedes pedir modelos de cera para fundir metales específicos.

Hablando de cera, la impresión 3D en metal (incluidas las hechas con oro y plata) se puede hacer mayormente a través del proceso de fundición a la cera perdida. No todo se imprime directamente en fábricas. Estas empresas generalmente utilizan subcontratistas especializados en impresión 3D en metal para completar el pedido. Sin embargo, la cantidad de “servicios de impresión 3D en metal” está aumentando rápidamente en todo el mundo. Además, estos servicios están adquiriendo cada vez más impresoras 3D de metal.

Pero, ¿por qué a las grandes empresas les gusta tanto la impresión 3D en metal? Porque gracias a ella se pueden crear piezas “optimizadas topológicamente”. Esto significa que ahora es posible distribuir el material en una pieza para que los lugares sometidos a mayor estrés sean mas gruesos. Este avance importante reduce drásticamente el peso mientras mantiene la integridad estructural. Sin embargo, esta no es la única tecnología disponible. Hay otras más económicas y accesibles para todos los usuarios.

Ten en cuenta que la impresión 3D en metal requiere un diseño CAD específico. Shapeways ofrece interesantes consejos de impresión 3D en metal. Para obtener información adicional, consulta el artículo de Statasys sobre impresoras 3D de metal y matices de la impresión 3D en metal.

Te mostramos algunos precios de impresión 3D en metal del modelo de prueba Benchy:

Precios de la impresión 3D en metal

  • Plástico metálico: 22.44 USD. Anteriormente “Alumide”, mezcla de PLA con aluminio
  • Acero inoxidable: 83.75 USD. Chapado, pulido
  • Bronce: 299.91 USD. Sólido, pulido
  • Plata: 713.47 USD. Sólida, pulido espejo
  • Oro: 87.75 USD. Chapado en oro, pulido
  • Oro: 12,540 USD. Oro sólido, 18 quilates
  • Platino: 27,314 USD. Sólido, pulido

Como era de esperar, los precios de las impresiones 3D hechas con metales sólidos pueden ser bastante elevados.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Impresión 3D en metal para ingenieros y diseñadores 3D

¿Qué necesitan saber los ingenieros y diseñadores 3D sobre la impresión 3D en metal? En primer lugar, hay 3 técnicas de impresión 3D en metal disponibles.

Tecnologías de mpresión 3D en metal

  1. El sinterizado láser directo sobre metal (DMLS), también conocido como sinterización selectiva por láser (SLS) y fusión selectiva por láser (SLM), es un sistema de lecho de polvo y el proceso de impresión 3D en metal más popular. Básicamente consiste en un láser que funde selectivamente un diseño 2D en un lecho de polvo aplanado antes de que una nueva capa sea empujada hacia arriba y el proceso se repita. El proceso es lento y requiere un enfoque de diseño más cuidadoso, pero los resultados merecen la pena: dureza y durabilidad.
  2. La deposición de energía dirigida (DED) o la deposición de metal por láser (LMD) es un sistema a base de polvo. Esta técnica envía un flujo altamente concentrado de polvo de metal a través del cabezal de impresión del extrusor, que se funde immediatmente con un láser en la superficie de la pieza. DED es un proceso de impresión 3D en metal de alta precisión, que también se puede utilizar para reparar piezas rotas.
  3. Inyección de aglutinantes o “binder jetting”. En esta técnica, una resina aglutinante líquida se mezcla con un material que contiene polvo de metal. Este método es rápido, relativamente económico y también se puede usar para imprimir estructuras grandes. Sin embargo, debido a este proceso, tus piezas nunca tendrán la misma dureza y densidad que las forjadas. Puedes procesarlas después de la impresión para reforzarlas, pero te llevará tiempo.

Encontrarás más información acerca de las tecnologías de impresión 3D en metal aquí.

¿Qué se tiene que tener en cuenta a la hora de imprimir en 3D con metal?

Hay algunos conceptos erróneos sobre la impresión 3D en metal. Te los aclaramos.

  • Cada material para la impresión 3D en metal tiene diferentes propiedades que se deben tener en cuenta al diseñar el modelo que se imprimirá. Puedes obtener esta información poniéndote en contacto con el fabricante o contactando con un servicio de impresión 3D.
  • La mayoría de los modelos 3D no se pueden imprimir en metal sin realizar algunos cambios de antemano en el diseño.
  • La mayoría de los objetos diseñados para el fresado CNC no son compatibles con la impresión 3D en metal. Los objetos CNC suelen ser de mayor volumen e imprimirlos en 3D será muy costoso.
  • Los objetos metálicos impresos en 3D no tienen las mismas propiedades que los objetos moldeados en metal puro.

Una vez aclarados estos puntos, veamos los pros y los contras de la impresión 3D en metal.

Beneficios de la impresión 3D en metal

  • fiable, permite obtener resultados de calidad constantemente
  • relativamente resistente
  • relativamente ligero
  • reduce el desperdicio de material al mínimo
  • permite obtener estructuras únicas y complejas, imposibles de lograr mediante fundición.
  • es muy popular en la industria aeroespacial

Inconvenientes de la impresión 3D en metal

  •  Es difícil encontrar la configuración correcta al diseñar la pieza
  • no apta para producción en masa
  • conlleva mucho tiempo para producir
  • no puede crear piezas muy grandes
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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Aplicaciones de la impresion 3D metal

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(image: GE)

Varios sectores industriales ya utilizan la impresión 3D en metal para productos cotidianos. Es posible que ni siquiera sepas que están hechos con este proceso.

  • Los usos más comunes son los implantes médicos y dentales, que ya se consideran la mejor opción disponible para los pacientes, y es que se adaptan perfectamente a las necesidades de todos.
  • La joyería es el segundo sector en utilizar en gran medida la impresión 3D en metal. La mayoría de los fabricantes están pasando de la impresión 3D con resina y de la fundición a la cera perdida a la impresión 3D directa con metal.
  • Además, la industria aeroespacial es cada vez más dependiente de este tipo de impresión. Ge-AvioAero, en Italia, fue la primera planta de fabricación aditiva en el mundo. Realiza componentes para el motor a reacción LEAP.
  • La próxima industria en utilizar la impresión 3D será el sector automotriz. BMW, Audi y FCA ya están considerando seriamente esta opción, no solo para la creación de prototipos (ya impresos en 3D durante años), sino también para la fabricación de piezas mecánicas.

Pero antes de que la impresión 3D en metal realmente despegue, se tendrán que resolver algunos problemas. El primer obstáculo son los altos costes, que no se pueden reducir fácilmente. El otro punto negativo tiene que ver con la lentitud de la producción, problemática para los objetos metálicos.

Servicios de impresión 3D en metal

Hay más de 100 empresas en todo el mundo que ofrecen servicios de impresión 3D en metal. Te presentamos los servicios de impresión 3D en metal más populares a nivel consumidor.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Servicio de comparación de precios de All3DP

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Se puede acceder a los servicios de impresión 3D más populares Shapeways, Sculpteo y i.materialise a través del servicio de comparación de precios de All3DP, donde se pueden comparar los precios en tiempo real.

Nuestra plataforma de impresión 3D te mostrará con qué materiales metálicos trabaja cada uno de los principales servicios de impresión 3D. Solo tendrás que cargar tu modelo 3D y recibirás precios en tiempo real e información de envío en cuestión de segundos.

Por lo tanto, si deseas obtener el mejor precio posible para piezas metálicas de alta calidad, asegúrate de revisar el motor de comparación de precios de All3DP.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Shapeways

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Shapeways, el servicio de impresión 3D en línea más popular del mundo, ofrece dos servicios. Como consumidor, puedes elegir tu modelo entre una amplia gama de artículos diseñados por profesionales, personalizarlo y seleccionar ajustes de impresión. Al igual que otros servicios de impresión 3D, Shapeways también ofrece un escaparate para que los diseñadores vendan e impriman su trabajo. Shapeways también es útil para hacer prototipos rápidamente. Los clientes se beneficiarán de la calidad de las impresoras industriales (EOS, 3D Systems) y de la asistencia técnica concienzuda.

Metales para imprimir en 3D: aluminio, latón, bronce, oro, platino, plata, acero, metales preciosos chapados. También está disponible la cera moldeable para joyeros.

Nota: puedes acceder a Shapeways utilizando el comparador de precios de servicios de impresión 3D de All3DP. Con este podrás comparar sus precios en tiempo real con los de i.materialise y Scuplteo.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Sculpteo

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Al igual que Shapeways e i.materialise, Sculpteo es un servicio de impresión 3D en línea que permite a todos los usuarios subir sus modelos 3D e imprimirlos en una amplia variedad de materiales. Además de sus competidores, Sculpteo también permite a particulares y profesionales crear su propia tienda en línea y vender sus modelos al público en general. El equipo de Sculpteo incluye máquinas de gama alta 3D Systems, EOS, Stratasys y ZCorp. La completa documentación técnica te ayudará a detectar posibles errores de diseño y te guiará en la elección del material más adecuado para tu proyecto.

Metales para imprimir en 3D: alumide (plástico con partículas de aluminio), latón, plata.

Nota: puedes acceder a Sculpteo utilizando el comparador de precios de servicios de impresión 3D de All3DP. Con este podrás comparar sus precios en tiempo real con los de i.materialise y Shapeways.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías i.materialise

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i.materialise es una empresa que trabaja con industrias para producir prototipos y piezas impresas en 3D. Pero también ofrece al público en general y a los diseñadores independientes servicios de impresión 3D en línea, llamados i.materialise. Al igual que Shapeways, este servicio de impresión 3D en línea hace posible que todos los usuarios carguen sus modelos 3D y los impriman. Una vez que el objeto ha sido cargado e impreso con éxito, el diseñador puede ponerlo a la venta, ya sea en la galería de la tienda en línea de i.materialise, o integrándolo en el sitio web.

Metales para imprimir en 3D: alumide (plástico mezclado con polvo de aluminio), latón, bronce, cobre, oro, plata, acero, titanio.

Nota: puedes acceder a i.materialise utilizando el comparador de precios de servicios de impresión 3D de All3DP. Con este podrás comparar sus precios en tiempo real con los de Sculpteo y Shapeways.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías 3D Hubs

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A través de 3D Hubs, puedes buscar autónomos y empresas que ofrecen servicios de impresión 3D en tu área, cargar tu archivo STL y recibir un presupuesto al instante. A continuación, puedes contactar directamente con el proveedor de servicios que prefieras y recibir tu pedido. El servicio de impresión 3D en línea también te permite filtrar por material, clasificación del usuario, distancia geográfica, etc. No importa qué tipo de artículo desees imprimir, probablemente haya alguien cerca de ti que pueda imprimirlo. Se puede imprimir con una gran cantidad de materiales en calidad industrial. Estos están marcados como “HD” en el campo de búsqueda.

Metales para imprimir en 3D: aluminio, bronce, cobalto-cromo, acero inoxidable, titanio.

Tecnologías de impresión 3D en metal

Los problemas de la impresión 3D en metal son los mismos que los de cualquier otra impresora 3D: limitaciones de software y hardware, optimización de materiales y uso de varias materias primas.

Aunque no vamos a insistir en el software, nos limitaremos a decir que la mayoría de grandes empresas especializadas en la publicación de programas, como Autodesk, SolidWorks y solidThinking, ofrecen productos para apoyar tanto como sea posible los procesos de impresión 3D en metal.

En general, las piezas de metal impresas en 3D son tan resistentes como los componentes de metal hechos mediante el proceso de fabricación tradicional. Las piezas impresas mediante el proceso DMLS tienen propiedades mecánicas equivalentes a las de las piezas moldeadas. Además, la porosidad de un objeto impreso en 3D con un metal de calidad puede alcanzar una densidad del 99,5 %. El fabricante Startasys afirma crear piezas metálicas impresas en 3D con resultados de pruebas de densidad superiores a los estándares de la industria.

El metal impreso en 3D está disponible en varias resoluciones. Para la mayor resolución, el grosor de una capa varía entre 0,0008” y 0,0012” y la resolución X/Y entre 0,012” y 0,016”. El diámetro mínimo de un agujero varía entre 0,035” y 0,045”.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Sinterizado láser directo sobre metal

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EOS GmbH Krailling 22.10.2015 Foto: Tobias Hase (www.hase-fotografie.de)

El sinterizado láser directo sobre metal (DMLS), también conocido como sinterización selectiva por láser (SLS) y fusión selectiva por láser (SLM), es el proceso de impresión 3D en metal que están teniendo en cuenta muchas empresas actualmente. Funciona de la siguiente manera: una fuente de energía (un láser u otro haz de energía) fusiona un polvo “atomizado” (partículas esféricas diminutas) para crear las capas de un objeto.

Más de diez de los principales fabricantes de impresoras 3D metal en el mundo usan esta tecnología en sus máquinas, y cada vez sucede más. La mayoría tienen su sede en Alemania.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Deposición de energía dirigida

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Es posible que sientas la tentación de pensar que el único proceso de impresión 3D “restante” en la impresión 3D en metal es la deposición de filamento fundido, pero eso no es del todo cierto. Mientras que uno no puede fundir los filamentos de metal en su escritorio, los grandes industriales del sector metalúrgico pueden hacerlo. ¡Y lo hacen! Hay dos métodos para “depositar metal”.

El primero se llama deposición de energía dirigida (o deposición de metal por láser). Un rayo láser fusiona polvo metálico a medida que se libera lentamente y se deposita para formar las capas de un objeto mediante un brazo robótico industrial. Esta técnica se practica generalmente en una cámara hermética. Sin embargo, MX3D actualmente está trabajando en la impresión 3D de un puente de tamaño completo utilizando este sistema.

El segundo método es la fusión por haz de electrones (EBAM). En realidad, es un proceso de soldadura, en el que se usa un haz de electrones muy potente para fundir un alambre de titanio de 3 mm de espesor, y el metal fundido se usa para formar estructuras metálicas de gran tamaño. Sin embargo, a menos que trabajes para el departamento de defensa de los EE. UU., es poco probable que uses esta tecnología.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Inyección de aglutinantes

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ExOne's 3DP technology 3D prints metal parts by binding the powder together before firing it up in a kiln (image: ExOne)

Otro enfoque profesional, en el que también se usa un lecho de polvo, es el proceso de “inyección de aglutinantes” (conocida también por “Binder Jetting”). En este caso, las capas se crean pegando las partículas de metal y luego sinterizándolas (fundiéndolas) en un horno de alta temperatura, como si estuvieras horneando cerámica.

Otra alternativa, también similar a la fabricación de objetos de cerámica, es mezclar polvo de metal con una pasta de metal. Luego debes usar una impresora 3D con un sistema de extrusión neumático (como una bioimpresora de jeringuillas o una impresora de alimentos 3D) para crear el objeto. Una vez que hayas impreso la forma deseada, los objetos se hornean nuevamente en un horno.

Este enfoque es utilizado por la Mini Metal Maker, probablemente la única impresora 3D metal asequible hoy en día en el mercado.

Metales para impresión 3D

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Titanio

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El titanio puro (Ti64 o TiAl4V) es uno de los metales más utilizados para la impresión 3D en metal gracias a su versatilidad, dureza y ligereza. Se utiliza para procesos de fundición en lecho de polvo o inyección de aglutinantes, principalmente en el sector médico (para crear prótesis personalizadas) y en la industria aeroespacial, automotriz y de herramientas (para fabricar prototipos o piezas). ¿El único problema? Es extremadamente reactivo, lo que significa que puede explotar fácilmente cuando se encuentra en forma de polvo. Es por esta razón que la impresión 3D tiene lugar al vacío o en una atmósfera llena de argón.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Acero inoxidable

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El acero inoxidable es uno de los metales más asequibles para la impresión 3D en metal. Además de ser muy fuerte, también se puede utilizar en todo tipo de industrias, incluso en diseño y arte. Este tipo de aleación, que también contiene cobalto y níquel, es particularmente difícil de romper, manteniendo una elasticidad muy alta. Se usa casi exclusivamente para fines industriales.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Inconel

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El inconel es una súperaleación producida por Special Metals Corporation. Está compuesto principalmente de níquel y cromo y es resistente a las altas temperaturas. Es por esta razón que se usa principalmente en la industria petrolera, química y aeroespacial (para cajas negras de aviones).

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Aluminio

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Aluminium

Debido a su ligereza y versatilidad, el aluminio es un metal muy popular para la impresión 3D. Se usa principalmente en diferentes aleaciones.

En general, el aluminio es un material fuerte y ligero con propiedades térmicas excepcionales. Normalmente se imprime con tecnología DMLS, igualando la calidad de las piezas mecanizadas. Generalmente el alumnio se utiliza en una serie de industrias, incluyendo la biomédica, la automotriz y la aeroespacial.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Cromo-cobalto

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Esta aleación tiene una resistencia específica muy alta (que corresponde a su resistencia dividida por su densidad, que en resumen indica la fuerza requerida para romperla por unidad de área).  Se utiliza con mayor frecuencia para fabricar turbinas e implantes dentales y ortopédicos: en definitiva, en todas las áreas en las que la impresión 3D en metal se está convirtiendo en el método preferido de fabricación.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Cobre y bronce

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Con algunas excepciones, el cobre y el bronce se usan en procesos a la cera perdida y, en menor medida, en procesos de sinterizado láser directo sobre metal. Esto se debe a que no son ideales para aplicaciones industriales y se suelen utilizar en el mundo de la artesanía. ColorFabb usa estos dos metales como base de sus filamentos metálicos especiales para la impresión 3D.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Hierro

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El hierro (incluso a veces magnético) se utiliza especialmente en la impresión 3D como un aditivo para los filamentos PLA, como los producidos por ProtoPasta y TreeD.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Oro, plata y otros metales preciosos

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La mayoría de las empresas que utilizan procesos de fusión en lecho de polvo pueden extruir metales preciosos como oro, plata y platino. La dificultad aquí, además de mantener las propiedades estéticas de los metales, es garantizar que se optimice el manejo del polvo precioso. Los metales preciosos se imprimen en 3D en el ámbito de la joyería, la medicina y la electrónica.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Materiales compuestos

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Aparte de los materiales de metal puro mencionados anteriormente, también es posible imprimir en 3D con materiales compuestos a base de metal. Uno de los compuestos metálicos de impresión 3D de grado industrial más populares es el Nailon 12 relleno de aluminio.

Por ejemplo, Stratasys ha desarrollado un material de Nailon 12 relleno de aluminio que ofrece ventajas mecánicas y un aspecto metálico. Al fusionar el aluminio con un material termoplástico, los usuarios pueden obtener piezas más fuertes y rígidas y muy resistentes al desgaste.

Para las aleaciones de metales con las que es difícil o imposible imprimir en 3D, existen técnicas de compuestos de matriz metálica (MMC) que permiten a los científicos de materiales añadir un polvo de cerámica o polímero para hacer que el material sea extruible.

Este es un proceso utilizado por Desktop Metal, que ha creado un sistema de impresión 3D en metal que utiliza un material compuesto que contiene metal y polímero. Una vez que se imprime la pieza, ésta se introduce en un horno y el material de polímero se sinteriza y obtendrás una pieza de metal.

Si bien para imprimir con polvos metálicos se requiere una máquina de grado industrial cara y potente, eso no significa que no puedas imprimir algo en metal con tu impresora 3D FDM de escritorio. En la siguiente sección, veremos los filamentos de metal compuesto con los que puedes imprimir en casa.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Filamento metálico para imprimir en 3D

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¿Qué se necesita para hacer impresiones 3D en metal en casa? Debido a las altas temperaturas requeridas para la impresión 3D en metal, no es posible usar una impresora 3D convencional con tecnología FDM.

En otras palabras, en esta década no será posible imprimir en casa con metal puro. Y probablemente no tengas una impresora 3D específicamente dedicada a la impresión de metales en tu casa antes de 2020. Pero en los próximos años, dada la rápida evolución de la nanotecnología, podemos esperar un aumento considerable de su uso. Por ejemplo, la plata imprimible en 3D, que se puede usar con una impresora de inyección de tinta, gracias a un sistema similar al que usa la impresora 2D que tienes en casa. Incluso será posible mezclar diferentes materiales, como plástico o metal, en un solo objeto.

Materiales de impresión 3D en metal para el hogar

Aunque no puedas imprimir objetos metálicos en 3D desde tu hogar, aún puedes usar filamentos de plástico que contengan polvos de metal. ColorFabb, ProtoPasta o TreeD Filaments ofrecen interesantes filamentos compuestos de metal/PLA. Estos filamentos contienen un porcentaje significativo de polvos metálicos, pero también una proporción suficiente de plástico, de modo que cualquier impresora 3D puede usarlos a bajas temperaturas (200 a 300 °C). Sin embargo, tienen suficiente metal para tener la apariencia, tacto y peso de un objeto de metal. Los filamentos que contienen acero pueden incluso oxidarse cuando se dan ciertas condiciones.

Pero puedes ir aún más lejos. En general, los filamentos para la impresión 3D en metal contienen un 50 % de polvo de metal. La empresa holandesa Formfutura, que se especializa en filamentos de impresión 3D, afirma haber cambiado las proporciones al 85 % de polvo metálico y al 15 % de PLA. Estos filamentos para la impresión 3D en metal se denominan MetalFil Ancient Bronze y Metalfil Classic Copper. Incluso puedes usarlos para imprimir a temperaturas “moderadas” (190 y 200 °C).

Una bobina de filamento de metal para la impresión 3D - "Ancient Bronze" de Formfutura (imagen: Formfutura)
Una bobina de filamento de metal para la impresión 3D – “Ancient Bronze” de Formfutura (imagen: Formfutura)

Puntos clave del filamento para impresora 3D de metal

  • Apariencia y acabados metálicos únicos
  • Ideal para joyas, estatuas, hardware o réplicas de objetos
  • Alta durabilidad
  • Poco flexible, dependiendo del diseño estructural
  • No soluble
  • Considerado inadecuado para uso alimentario
  • Temperatura de impresión general entre 195 y 220 °C
  • Se encoge muy poco durante el enfriamiento
  • No se requiere cama caliente de impresión
  • La dificultad de impresión es elevada, requiere un ajuste preciso de la temperatura del cabezal y de la velocidad de flujo, además de posprocesamiento.

¿Cómo prepararse para la impresión 3D en metal?

Dado que las impresiones 3D en metal suelen ser más difíciles de realizar, puede ser una buena idea mejorar el cabezal, especialmente si estás utilizando una impresora 3D para principiantes. Los filamentos de metal para la impresión 3D tienden a desgastar rápidamente los cabezales. Hay hotends resistentes (por ejemplo, el V6 Hotend de E3D), hechos de metal, capaces de soportar altas temperaturas y que se pueden instalar en la mayoría de las impresoras 3D. Simplemente estate preparado para cambiarlos más a menudo: los filamentos de impresión 3D en metal pueden ser muy abrasivos.

Además, ten en cuenta que es probable que tengas que hacer varios retoques (cepillado, lijado, lubricación, encerado o recubrimiento) de tu modelo 3D para que brille de verdad. Te mostramos algunos ejemplos:

Precios del filamento de metal para impresoras 3D

Impresoras 3D de metal industriales

Mentalízate de que una impresora 3D de metal, estrujará tu presupuesto, ya que tiene un coste de al menos 100,000 USD. Te mostramos una selección de impresoras 3D. Algunas se pueden encontrar en servicios de impresión 3D en metal.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías M 100 de EOS

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La impresora 3D M 100 de EOS es el modelo de nivel inicial del fabricante alemán para la fabricación aditiva en metal. Esta máquina que utiliza la tecnología de sinterizado láser directo sobre metal (DMLS), está equipada con un láser de fibra de 200 vatios. Este pequeño punto láser permite una excelente resolución, lo que resulta ideal para piezas metálicas complejas.

La M 100 está optimizada para reducir el tiempo de posprocesamiento y limpieza, lo que a su vez permite que las piezas se produzcan de manera rápida y más efectiva. También tiene un diseño interior modular y un contenedor de suministro de polvo, lo que hace que la operación y el mantenimiento sean extremadamente fáciles.

Este es uno de los sistemas de impresión 3D en metal más básicos que ofrece EOS. Puedes visitar el sitio web del fabricante para ver el resto de su gama de productos.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías 3D Systems ProX DMP 300

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La ProX DMP 300 de 3D Systems es otra máquina de impresión 3D de metal muy popular. Tiene un volumen de construcción de 250 x 250 x 330 mm, y está diseñado para aumentar la velocidad de producción y reducir el desperdicio de material. Una característica importane es la comodidad de esta imrepsora 3D, ya que ofrece un sistema automatizado de carga y reciclaje de material.

Gracias a un grupo de expertos y 3DXpert, el software de fabricación aditiva de metales de 3D Systems, la ProX DMP 300 es el punto de referencia de un amplio ecosistema de impresión en 3D.

Según 3D Systems, esta impresora 3D de metal puede alcanzar una calidad de acabado superficial de hasta 5 Ra μm (200 Ra micro pulgadas) y puede producir piezas con ángulos de 20° sin soportes. Como resultado, el excepcional acabado de la superficie y la ausencia de las estructuras de soporte resulta en una experiencia más rápida y rentable.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Sciaky EBAM 300

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Si deseas imprimir estructuras metálicas de gran tamaño en 3D, te recomendamos que optes por la tecnología de la EBAM de Sckiaky. Esta es capaz de imprimir en cualquier tamaño que desees. Se utiliza principalmente en los EE. UU., en el campo aeroespacial y de defensa.

La impresora 3D metal de mayor tamaño fabricada por Sciaky es la EBAM 300. Su volumen de impresión es de 228” (5791 mm) de ancho por 48” (1219 mm) de profundidad y 48” (1219 mm) de altura.

La empresa afirma que la EBAM 300 es una de las impresoras 3D metal industriales más rápida del mercado. Esta impresora 3D metal puede producir una estructura de aeronave de titanio de 10 pies de largo en 48 horas, con una velocidad de aproximadamente 6,8 kilos. por hora. Una pieza que necesitaba de 6 a 12 meses para forjarse ahora se puede hacer en 2 días con esta impresora 3D metal.

Sciaky usa un haz de electrones muy poderoso, capaz de fundir un filamento de titanio de 3 mm de diámetro con una velocidad de impresión que oscila entre 3 y 9 kilos por hora.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Fabrisonic UAM

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Otra forma de imprimir piezas metálicas de gran tamaño en 3D es utilizar el proceso de Fabrisonic: tecnología de fabricación aditiva con ultrasonidos (UAM). Las máquinas de producción de Fabrisonic son máquinas CNC de tres ejes con un cabezal de soldadura adicional para la fabricación aditiva.

El modo de funcionamiento de estas impresoras es el siguiente: primero se cortan las capas de metal y luego se unen por ultrasonido. La impresora 3D de mayor tamaño de Fabrisonic, el Modelo 7200, tiene un espacio de construcción de 2 x 2 x 1,5 m.

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Guía 2018: impresoras 3D metal, materiales, tecnologías Concept Laser XLine 1000

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La impresora 3D de metal más grande que utiliza polvo de metal actualmente es la XLine 1000, de Concept Laser. Cuenta con un espacio de construcción de 6,30 x 4 x 5 m, el tamaño de una casa de una sola planta.

La empresa alemana, uno de los mayores proveedores de impresoras 3D para grandes empresas del sector aeroespacial, como Airbus, ha presentado recientemente una nueva impresora 3D de metal, la Xline 2000.

Este modelo tiene dos láseres y un espacio de construcción aún mayor, de 8 x 4 x 5 m. Utiliza la tecnología Concept Laser de LaserCUSING (un tipo de fusión selectiva por láser) y puede imprimir objetos en 3D con aleaciones de hierro, aluminio, níquel, titanio, metales preciosos e incluso materiales puros (titanio y aceros de gama alta).

License: The text of "Impresora 3D metal – Guía de impresión 3D metal 2018" by All3DP is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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