Investigadores japoneses han desarrollado un innovador método para faaabricar carburo cementado mediante impresión 3D, lo que promete reducir costos, minimizar desperdicios y mantener las propiedades mecánicas de este tipo de materiales, esenciales para diversas industrias.
Un giro en la manufactura de carburos cementados
El método tradicional para producir carburo de tungsteno con cobalto (WC-Co), material de alta resistencia utilizado en herramientas de corte y moldes de precisión, se basa en metalurgia de polvos, un proceso que consume gran cantidad de material y energía. Sin embargo, un nuevo enfoque publicado en el International Journal of Refractory Metals and Hard Materials plantea una alternativa basada en fabricación aditiva (AM) combinada con irradiación láser y uso de un hilo metálico caliente.
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El sistema utiliza el calor controlado de un láser en conjunto con un vástago metálico precalentado, logrando unir las partículas sin necesidad de una fusión completa del material. Esto evita defectos estructurales habituales y permite depositar material únicamente en las zonas necesarias, reduciendo significativamente los residuos de tungsteno y cobalto. Según los autores, este método no solo disminuye el uso de materias primas críticas, sino que también optimiza la eficiencia del proceso.
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Dureza y precisión: claves del avance
Uno de los mayores desafíos del proyecto fue mantener las propiedades mecánicas del material. El proceso permite alcanzar durezas superiores a 1.400 HV, equiparables a las obtenidas con métodos tradicionales, sin defectos significativos ni porosidad. Esto fue posible gracias a un preciso control térmico que evita la descomposición del material y asegura la integridad estructural.
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Dos métodos fueron evaluados: uno liderado por el vástago de carburo y otro liderado por el láser. Aunque ambos presentaron retos iniciales, como descomposición de capas superiores o dificultades para mantener la dureza, la solución final incluyó una capa intermedia de aleación de níquel combinada con un manejo térmico avanzado para estabilizar el proceso.
Reduciendo el impacto ambiental en la industria
Más allá del logro técnico, este método tiene implicaciones ambientales y económicas significativas. Al aplicar material solo donde se necesita, se eliminan desperdicios derivados del mecanizado tradicional y se reduce la presión sobre el suministro de tungsteno y cobalto, ambos considerados metales críticos.
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Keita Marumoto, principal investigador de la Universidad de Hiroshima, destacó que esta tecnología resulta especialmente relevante frente a las tensiones en las cadenas de suministro de metales. Adicionalmente, el método puede ser adaptado a otros materiales complejos como superaleaciones y compuestos avanzados, ampliando su campo de aplicación en industrias diversas.
- Reducción del uso de materias primas críticas.
- Mayor durabilidad y eficiencia en herramientas industriales.
- Avances hacia modelos industriales con menor generación de residuos.
Si bien aún enfrenta desafíos, como el control de grietas y la escalabilidad industrial, este avance muestra un futuro prometedor para la fabricación avanzada y sostenible de materiales altamente resistentes.
