Ver traducción automática
Esta es una traducción automática. Para ver el texto original en inglés haga clic aquí
#Novedades de la industria
{{{sourceTextContent.title}}}
Impresión de níquel monocristalino con láser
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
Un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales y de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Osaka, en Japón, ha demostrado con éxito la fabricación de níquel monocristalino mediante fabricación aditiva, y esperan que tenga aplicaciones en el sector aeroespacial.
{{{sourceTextContent.description}}}
Los metales monocristalinos son muy apreciados para aplicaciones sometidas a grandes esfuerzos y tensiones y en entornos de alta temperatura, como el interior de un motor a reacción. También se agrietan menos durante la fabricación. Normalmente se fabrican mediante fundición.
Los álabes de turbina tradicionales solían ser de naturaleza policristalina, lo que significa que el material de la aleación está formado por cristales aleatorios que se forman al enfriarse el álabe fundido. Las interfaces entre estos granos aleatorios se denominan límites de grano, y son un punto débil en la microestructura del material.
Se encontró una solución a este problema guiando cuidadosamente el crecimiento de la semilla de cristal a través de características geométricas dentro del molde para guiar la hoja en solidificación hacia un solo cristal.
Los cristales únicos son mejores para la resistencia, la estabilidad térmica y, en un avión, esto significa una mayor eficiencia.
Puede ver la imagen del cristal cilíndrico formado en el gráfico siguiente.
Investigaciones anteriores en este campo han demostrado que estos cristales individuales pueden fabricarse con la fusión por haz de electrones, pero debido a los requisitos de vacío de la EBM, es prohibitivamente cara como solución más amplia.
En su lugar, los investigadores han utilizado la fusión de polvo por láser y, modificando el láser, han conseguido imprimir los cristales de forma que se alineen con el eje del cristal.
En concreto, utilizaron un rayo láser de punta plana, que proporciona una intensidad igual a través de una sección transversal del rayo, lo que da lugar a la formación de un charco de fusión plano en el metal en polvo, que favorece la orientación correcta de los cristales formados.
Por el contrario, un láser con una distribución de intensidad gaussiana produce más defectos en los cristales y una orientación más aleatoria de los mismos.
El resultado de utilizar el láser de punta plana es la capacidad de producir cristales únicos sin límites de grano que son fuertes a las altas temperaturas típicas del interior de los motores de reacción.
Como se ha mencionado anteriormente, cuando se cultivan cristales de la manera tradicional, se utilizan cristales semilla y características geométricas en el molde para guiar el crecimiento del cristal. Una de las ventajas de utilizar la fabricación aditiva para crear metales monocristalinos es que no es necesaria la fase de semilla.
Esta técnica puede utilizarse para fabricar una amplia variedad de materiales monocristalinos, incluidos los materiales resistentes al calor para motores a reacción y turbinas de gas.
La técnica de impresión 3D con el láser de punta plana también puede utilizarse con otros metales y aleaciones para crear una gama de monocristales perfectos para aplicaciones aeroespaciales y de generación de energía, como motores a reacción y turbinas de gas, respectivamente.
Puede encontrar el artículo titulado "Manufacturing single crystals of pure nickel via selective laser melting with a flat-top laser beam" en la revista Additive Manufacturing Letters en este enlace https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772369022000408