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Impresión en 3D de un compuesto de diamante

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El material súper duro de Sandvik Additive Manufacturing puede ser impreso en 3D en formas altamente complejas, cambiando la forma en que la industria utiliza el material natural más duro del planeta.

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Sandvik Additive Manufacturing ha creado el primer compuesto de diamante impreso en 3D y, aunque este diamante no brilla, brilla para una amplia gama de usos industriales.

El diamante 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 es posible producir diamantes sintéticos, pero como son tan duros y complicados de mecanizar, es casi imposible formar formas complejas.

Hoy en día, la producción de materiales de diamante súper duros sólo ha permitido que se formen unas pocas configuraciones geométricas simples. Utilizando la fabricación aditiva (AM) y un método de post-procesamiento hecho a medida, Sandvik ha logrado imprimir en 3D compuestos de diamante que pueden ser formados en casi cualquier forma.

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.

Enormes oportunidades

Con el uso de AM de Sandvik, los componentes de diamante pueden ahora crearse listos para la aplicación, en formas muy complejas, sin necesidad de más mecanizado. Esto abre 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, director de I+D y operaciones de Sandvik Additive Manufacturing. "Estamos imprimiendo en una lechada de polvo de diamante y polímero usando un método llamado estereolitografía, donde se producen piezas complejas, capa por capa, usando 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.

"Este paso fue extremadamente complicado. Sin embargo, después de extensos esfuerzos de investigación y desarrollo y varias pruebas, conseguimos 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", comenta 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", señala 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"