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#Industria (producción, procesos)
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Sandvik crea el primer compuesto de diamante impreso en 3D
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Sandvik Additive Manufacturing ha creado el primer compuesto de diamante impreso en 3D. Aunque este diamante no brilla, es perfecto para una amplia gama de usos industriales. El nuevo proceso significa que este material súper duro puede imprimirse ahora en 3D con formas muy complejas y puede revolucionar la forma en que la industria utiliza el material natural más duro del planeta.
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El composite de diamante será presentado en la feria RAPID + TCT en Detroit del 21 al 23 de mayo de 2019, el evento líder de Norteamérica para la fabricación de aditivos.
El diamante es más duro que cualquier otra cosa en la naturaleza. Es un componente clave en una amplia gama de herramientas resistentes al desgaste en la industria, desde la minería y la perforación hasta el mecanizado y los implantes médicos. Desde 1953 ha sido posible producir diamante sintético, pero como es tan duro y complicado de mecanizar, es casi imposible formar formas complejas.
Hasta ahora, la producción de materiales de diamante súper duros sólo ha permitido que se formen unas pocas configuraciones geométricas simples. Utilizando la fabricación aditiva y un método de post-procesamiento hecho a medida, Sandvik ha logrado imprimir en 3D compuestos de diamantes que pueden ser formados en casi cualquier forma.
Históricamente, la impresión en 3D en diamante era algo que ninguno de nosotros imaginábamos que se podía conseguir
La diferencia entre el diamante de Sandvik y el diamante natural o sintético es que el Sandvik es un material compuesto. La mayor parte del material es diamante, pero para hacerlo imprimible y denso necesita ser cementado en un material de matriz muy dura, manteniendo las propiedades físicas más importantes del diamante puro.
Las oportunidades son enormes
Gracias al uso de la fabricación aditiva de Sandvik, los componentes de diamante pueden ahora crearse listos para la aplicación, en formas muy complejas, sin necesidad de más mecanizado. Esto abrirá la posibilidad de utilizarlo en aplicaciones que antes se consideraban imposibles.
"Históricamente, la impresión en 3D en diamante era algo que ninguno de nosotros imaginábamos que se podía conseguir", explica Anders Ohlsson, director de entregas de Sandvik Additive Manufacturing. "Incluso ahora estamos empezando a comprender las posibilidades y aplicaciones que este avance podría tener.
"Al ver su potencial, empezamos a preguntarnos qué más se podría conseguir con la impresión en 3D de formas complejas en un material que es tres veces más rígido que el acero, con una conductividad térmica superior a la del cobre, una expansión térmica cercana a la de Invar y una densidad cercana a la del aluminio. Estos beneficios nos hacen creer que usted verá este compuesto de diamante en nuevas aplicaciones industriales avanzadas que van desde piezas de desgaste hasta programas espaciales, en sólo unos pocos años a partir de ahora"
El proceso de impresión en 3D
"El proceso de fabricación de aditivos utilizado es muy avanzado", explicó Mikael Schuisky, Jefe de I+D y Operaciones de Sandvik Additive Manufacturing. "Estamos imprimiendo en una lechada de polvo de diamante y polímero utilizando un método llamado estereolitografía, donde se producen piezas complejas, capa por capa, utilizando luz ultravioleta.
Sin embargo, el paso siguiente a la impresión en 3D es aún más exigente. Aquí es donde Sandvik ha desarrollado un método de postprocesamiento hecho a medida y patentado que permite obtener las propiedades exactas del composite de diamante súper duro.
El composite de diamante impreso en 3D de Sandvik es una verdadera innovación. Esto significa que podemos empezar a utilizar el diamante en aplicaciones y formas nunca antes concebidas
"Este paso fue extremadamente complicado. Sin embargo, después de extensos esfuerzos de investigación y desarrollo y varias pruebas, logramos tomar el control del proceso e hicimos el primer compuesto de diamante impreso en 3D"
"Fue increíble ver lo que podemos lograr cuando combinamos la experiencia líder de Sandvik en tecnología de materiales con nuestras sólidas capacidades en fabricación de aditivos y postprocesamiento", comentó Mikael Schuisky. "Tenemos algunos de los principales expertos mundiales en materiales y fabricación de aditivos, lo que en un caso como éste puede beneficiar a muchas industrias de todo el mundo, haciendo posible el uso del diamante en aplicaciones y formas nunca antes concebidas"
"En lugar de buscar el desarrollo de materiales completamente nuevos, hoy en día el gran impulso dentro de la industria implica la reestructuración, a menudo radical, de los materiales existentes", dijo Annika Borgenstam, profesora del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del Instituto Real de Tecnología KTH de Estocolmo.
"El uso de nuevos procesos revolucionarios, como la fabricación aditiva, abrirá nuevas formas de utilizar los mismos tipos de materiales que tenemos hoy en día, construyendo las propiedades que necesitamos"
"El composite de diamante impreso en 3D de Sandvik es una verdadera innovación. Significa que podemos empezar a utilizar el diamante en aplicaciones y formas nunca antes concebidas", dijo Susanne Norgren, Profesora Adjunta de Ciencia de Materiales Aplicados en la Universidad de Uppsala. "Imagínense lo que podría hacer a las industrias, cuando es posible imprimir cualquier cosa, en cualquier forma - en diamante."
Imagínese lo que podría hacer a las industrias, cuando es posible imprimir cualquier cosa, en cualquier forma - en diamante
Sostenible con propiedades superiores
Otra ventaja clave de la fabricación aditiva es que permite a los ingenieros minimizar el desperdicio de material, haciendo que la tecnología sea más sostenible. El polvo de diamante en el proceso de Sandvik puede ser extraído del polímero en la lechada después de la impresión, y luego reciclado y reutilizado en otro trabajo de impresión.
El compuesto de diamante ha sido probado y se ha encontrado que tiene una dureza extremadamente alta, una conductividad térmica excepcional, además de poseer una baja densidad, una muy buena expansión térmica y una fantástica resistencia a la corrosión.
Ahora tenemos la capacidad de crear fuertes compuestos de diamante en formas muy complejas a través de la fabricación aditiva, lo que fundamentalmente cambiará la forma en que las industrias podrán utilizar este material". A partir de ahora, el único límite para la forma y el uso de este material súper duro se debe a la imaginación del diseñador", concluyó Mikael Schuisky.
Hechos
El diamante es más duro que cualquier otra cosa en la naturaleza.
El composite de diamante impreso 3D de Sandvik fue creado utilizando el proceso de fabricación aditivo llamado estereolitografía, donde se producen piezas complejas, capa por capa, utilizando luz ultravioleta.
En el proceso se utiliza una lechada que contiene polvo de diamante y polímero.
Después de la impresión, el siguiente paso en el proceso es aún más exigente. Este es el paso crítico en el que Sandvik ha desarrollado un método de postprocesamiento hecho a medida y patentado que es capaz de producir las propiedades exactas del compuesto de diamante.
El exceso de lechada de impresión puede reutilizarse para reducir los residuos, y el polvo de diamante también puede extraerse de la lechada y reciclarse, lo que hace que el método sea más sostenible.
Sandvik tiene una patente pendiente para el proceso de diamante compuesto.
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