Fabrisonic implementa la tecnología UAM en un estudio de la NASA para la corrosión de impresión 3D

El especialista en impresión 3D de metal de estado sólido, Fabrisonic, ha aprovechado su proceso patentado de fabricación aditiva ultrasónica (UAM) para fusionar con éxito diferentes aleaciones amorfas en un revestimiento multimetal.

Trabajando como parte de un estudio SBIR de la NASA, la compañía implementó energía ultrasónica en lugar de un método de impresión 3D basado en láser convencional para combinar aleaciones diferentes resistentes a la corrosión. Usando su técnica de fabricación patentada, Fabrisonic pudo unir los metales a sustratos cristalinos, sin destruir ninguna de sus propiedades beneficiosas.

Las mezclas metálicas resultantes presentaban una mayor resistencia y cualidades de resistencia a la corrosión en comparación con las aleaciones cristalinas ordinarias, lo que podría hacerlas muy adecuadas para futuras aplicaciones de revestimiento en la industria aeroespacial.

Técnica de fabricación aditiva ultrasónica de Fabrisonic

La tecnología UAM de Fabrisonic es un proceso de impresión 3D de metal híbrido, que suelda ultrasónicamente una sucesión de cintas de metal en una forma 3D. El método funciona a baja temperatura, lo que permite incrustar materiales diferentes, como la electrónica, en estructuras de aleaciones metálicas.

A medida que se construye el objeto de metal, también se puede usar una máquina CNC para terminar sus superficies internas y externas, lo que permite a los usuarios crear formas más detalladas que los procesos de impresión 3D de metal convencionales. Desde que la empresa patentó su técnica de impresión UAM en 2017, ha lanzado su máquina SonicLayer 1200, que también cuenta con su tecnología UAM.

En un intento por encontrar nuevas aplicaciones para su técnica de impresión 3D patentada, Fabrisonic ha establecido asociaciones con varios grupos de investigación del gobierno de EE. UU. en los últimos años. En colaboración con el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), la empresa implementó UAM en placas de control de impresión 3D para el reactor de isótopos de alto flujo (HFIR) de ORNL.

Fabrisonic también ha forjado una estrecha relación con la NASA, y sus dispositivos intercambiadores de calor impresos en 3D desarrollados conjuntamente pasaron las pruebas de control de calidad de vuelos espaciales en 2018. Más recientemente, la empresa se asoció con el especialista en sensores ópticos Luna Innovations en un proyecto de sensores fabricados para la NASA. El programa tiene como objetivo recopilar datos sobre tuberías de combustible criogénico para bancos de prueba de cohetes en el Centro Espacial Stennis.

En la última colaboración de la NASA y Fabrisonic, este último ha desarrollado aún más su proceso UAM para imprimir revestimientos metálicos combinados, que pueden tener aplicaciones aeroespaciales en el futuro.

Aprovechando mejor los metales amorfos

Los metales amorfos o vidrios metálicos a granel (BMG) se crean al enfriar las aleaciones muy rápidamente, sin pasar por la fase de cristalización de la solidificación. Como resultado, los materiales tienen una estructura desordenada única, lo que les proporciona un mayor nivel de resistencia que las aleaciones cristalinas convencionales.

Los BMG también pueden soportar deformaciones reversibles más grandes que otros metales, y su falta de periodicidad de largo alcance también los hace más resistentes a la corrosión. Aunque los metales amorfos claramente tienen características de fabricación ventajosas, anteriormente han resultado difíciles de unir con otros materiales y de imprimir en capas más gruesas.

Trabajando con el colaborador en serie de la NASA LM Group Holdings (LMGH), Fabrisonic intentó superar estas limitaciones mediante el uso de su proceso de impresión 3D UAM para fusionar metales amorfos con otras aleaciones. Las empresas demostraron la viabilidad del proceso uniendo varias aleaciones amorfas diferentes y estudiando la reacción para comprender mejor sus composiciones de interfaz.

Durante las pruebas, el equipo descubrió que la baja temperatura de UAM permitía unir aleaciones de metales diferentes con poca o ninguna formación intermetálica y sin disminuir sus características de alta resistencia. Las empresas también descubrieron que se podían utilizar varias pasadas para añadir más metales, lo que a su vez permitía adaptar el grosor de la estructura en función de su aplicación de uso final.

Según el documento, la baja ductilidad suele ser un problema con las aleaciones cristalinas existentes, pero dado que la UAM es compatible con múltiples materiales, permite agregar metales más dúctiles a la mezcla. De manera similar, las técnicas de soldadura tradicionales habían limitado los BMG a geometrías específicas, pero las evaluaciones mostraron que ahora se pueden lograr formas 3D más complejas con UAM, y también a un costo menor.

En general, en la Fase I del programa de desarrollo de la NASA, los socios lograron fusionar metales cristalinos como aluminio, titanio y acero, produciendo piezas con un espesor de pared de 1 mm. En el futuro, la técnica de impresión 3D podría implementarse en la creación de paneles laminados para su uso en equipos pesados ​​o para aislar oleoductos y gasoductos.

"LMGH y Fabrisonic pueden proporcionar productos y servicios que representan un salto generacional por delante del estado actual de la técnica", afirmaron las empresas en su documento. "Ventajas significativas en la protección del material base, la extensión de la vida útil y el aumento de la eficiencia de la aplicación, todo proporciona un arsenal de palancas de mercado".

Los hallazgos de Fabrisonic se detallan en su informe técnico titulado "Fabricación de superficies revestidas resistentes a la corrosión y al desgaste amorfo mediante la fabricación aditiva ultrasónica (UAM)", que se publicó a través del sitio web de la empresa y fue escrito por Mark Norfolk, presidente de Fabrisonic.

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La imagen destacada muestra el sistema UAM Fabrisonic SonicLayer 7200 utilizado en el estudio. Foto vía Fabrisonic.

Paul se graduó en historia y periodismo y le apasiona encontrar las últimas noticias sobre tecnología.