Sandvik presenta un nuevo carburo cementado que se puede imprimir en 3D para obtener piezas duraderas "hasta 20 veces más"

Jul 02, 2023

La multinacional sueca de ingeniería Sandvik ha anunciado el desarrollo de un novedoso carburo cementado imprimible en 3D.

El material, que anteriormente solo se utilizaba en la fabricación mediante otras tecnologías, presenta una estructura de matriz de cobalto y carburo de tungsteno excepcionalmente resistente, que le confiere la durabilidad necesaria para producir piezas con propiedades adecuadas para aplicaciones exigentes.

Utilizando un proceso desarrollado internamente, Sandvik dice que ahora ha creado un nuevo polvo de carburo cementado, que puede imprimirse en 3D más rápidamente en objetos que duran “hasta 20 veces más” que los producidos con otros aceros o aleaciones.

"Nuestros polvos están optimizados para imprimir componentes que lucen fantásticos, funcionan bien y son aptos para su uso en aplicaciones reales, entornos exigentes y producción en serie", explica Anders Ohlsson, director principal de productos de Sandvik Additive Manufacturing. “También vale la pena mencionar que la capacidad de imprimir carburo cementado en 3D acelera nuestro tiempo de comercialización de manera bastante espectacular. La creación de prototipos solía llevar entre 6 y 12 meses, y ahora nuestro plazo de entrega hasta la fecha es cuestión de semanas”.

"Sandvik ha desarrollado un polvo y un proceso que son únicos".

Cartera de impresión 3D de Sandvik

Si bien las operaciones de Sandvik cubren las industrias de corte de metales, fabricación digital, minería y construcción, sus operaciones de impresión 3D generalmente se centran en el desarrollo de polvos, así como en sus servicios de consultoría y fabricación.

En cuanto a los materiales, la empresa lleva más de quince años creando una amplia cartera de aleaciones de impresión 3D de Osprey. Producidos internamente en una de las torres de atomización de gas de Sandvik, estos polvos se pueden personalizar para adaptarse a cualquier técnica de impresión, con partículas que varían de 5 a 500 micrones de tamaño. Disponible en lotes de 1 a 6.000 kilos, la gama de metales Osprey de la compañía ahora se extiende desde aceros hasta superaleaciones a base de níquel, lo que les permite abordar una variedad de aplicaciones.

Una forma en que los materiales se han aplicado recientemente es como parte del programa de socios Binder Jet Beta de GE Additive. Tras una asociación estratégica acordada a finales de 2020, Sandvik ha utilizado sus polvos Osprey para suministrar el régimen de pruebas de la impresora 3D H2 Binder Jet de GE Additive, a cambio de poder utilizar la propia máquina con fines de producción.

Desde que adquirió una participación en BEAMIT un año antes, la empresa también ha tratado de ampliar los límites de sus capacidades de fabricación aditiva. Trabajando con su filial parcial, por ejemplo, Sandvik ha desarrollado la capacidad de imprimir en 3D piezas de acero inoxidable súper dúplex y, más recientemente, ha comenzado a probar la impresión 3D en las minas de Boliden, como medio para mejorar el rendimiento de la plataforma de perforación. partes.

Presentamos un nuevo carburo cementado

Gracias a su estructura compuesta única, en la que una fase resistente al desgaste está unida mediante un aglutinante de metal dúctil, los carburos cementados tienen la resistencia necesaria para producir piezas con aplicaciones de corte de metales, agricultura, alimentos y petróleo y gas.

Dicho esto, debido a su dureza innata, los carburos cementados pueden resultar difíciles de mecanizar, especialmente en componentes con geometrías complejas. Habiendo trabajado con estos materiales desde 1932, Sandvik ha utilizado su experiencia para desarrollar un medio para superar este problema, en forma de un nuevo polvo con "propiedades superiores de resistencia al desgaste".

Desarrollado mediante un "proceso patentado" no revelado, se dice que este polvo permite la producción de las mismas piezas ultrarrobustas que antes, al tiempo que aprovecha la reducción del desperdicio y la mayor libertad de diseño que conlleva la impresión 3D.

"Al implementar la fabricación aditiva en su negocio, básicamente elimina todas las restricciones de diseño anteriores, lo que le permite centrarse en diseñar componentes en función de las necesidades y requisitos operativos, sin tener que adaptarse a una forma específica", añade Ohlsson. "El carburo cementado es uno de los materiales más duros, si no el más duro, disponible en forma impresa en 3D en la actualidad".

Para demostrar las posibles aplicaciones de su nuevo polvo, Sandvik lo imprimió en 3D en una punta de trefilado como parte de un reciente proyecto de I+D. Según la empresa, esta pieza presentaba canales de refrigerante en espiral de circuito cerrado, lo que le permitía lograr una refrigeración eficiente manteniendo el cable seco, algo que sería "imposible de lograr sin la fabricación aditiva".

En el futuro, Sandvik cree que la "extrema durabilidad" del material ahora lo hará adecuado para las necesidades de "industrias que buscan optimizar la eficiencia de la producción", particularmente aquellas que "operan en entornos desafiantes".

“Gracias a nuestra larga experiencia en tecnología de materiales, junto con nuestra experiencia en la cadena de valor de los aditivos, podemos innovar a una velocidad que pocos pueden hacerlo”, concluye Mikael Schuisky, PhD, gerente de la unidad de negocios de Sandvik Additive Manufacturing. "Esto nos coloca en una posición única para impulsar el cambio hacia la industrialización de la impresión 3D y demostrar que la fabricación sostenible no sólo es posible: ya está sucediendo".

"La impresión 3D en carburo cementado es el siguiente paso natural para nosotros, ya que hemos perfeccionado estos materiales durante décadas".

Avances en materiales de alta resistencia

Aunque el avance del carburo cementado de Sandvik es sin duda impresionante, está lejos de ser el primero en comenzar a investigar el potencial de impresión 3D del material. De hecho, ya en 2019, el material de carburo cementado Vibenite 480 de VBN Components ganó el premio a la innovación en fabricación aditiva de MM Maschinenmarkt.

En otros lugares también se han desarrollado otras "superaleaciones", específicamente teniendo en mente la fabricación aditiva de componentes de alta resistencia. A principios del año pasado, investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara y el Laboratorio Nacional Oak Ridge revelaron que habían creado una nueva superaleación para impresión 3D resistente a defectos, capaz de superar los problemas de agrietamiento que a menudo se observan en las piezas producidas con PBF a alta temperatura.

De manera similar, Rosswag Engineering calificó hace algún tiempo su Waspaloy a base de níquel, un material que se dice que posee una excelente resistencia a la corrosión y la oxidación. Durante las pruebas iniciales de la empresa, Waspaloy mostró una resistencia a la tracción de 1403 MPa y un alargamiento de rotura del 21 %, lo que le confiere propiedades superiores a metales como el Inconel 718, que a menudo se utilizan para abordar aplicaciones aeroespaciales exigentes.

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La imagen destacada muestra un puñado de piezas impresas en 3D a partir de carburo cementado de Sandvik. Foto vía Sandvik.

Paul es un licenciado en historia y periodismo y le apasiona encontrar las últimas novedades en noticias tecnológicas.