Impresión 3D y electroformado en la fabricación de metales
La combinación de impresión 3D y electroformado ha dado lugar a un nuevo método de fabricación que permite crear estructuras metálicas complejas con un alto nivel de precisión. Este proceso híbrido utiliza la fabricación por filamento fundido (FFF) para generar máscaras poliméricas que guían la deposición de metales mediante un proceso electroquímico, asegurando un control exacto sobre la geometría del componente final.
Alta resolución con impresión 3D y sustratos conductivos
Para lograr un alto nivel de detalle en las máscaras poliméricas, se empleó una impresora Prusa i3 Mk3S equipada con una boquilla de 0.25 mm. Estas máscaras se imprimieron sobre obleas de silicio de 4 pulgadas recubiertas con titanio y óxido de titanio, materiales que actuaron como sustratos conductores en el proceso de electroformado posterior.
“La sinergia entre la impresión 3D y el electroformado permite fabricar piezas metálicas con una precisión sin precedentes.”
Materiales optimizados para adherencia y disolución
Tras diversas pruebas, se determinó que el acrilonitrilo estireno acrilato (ASA) era uno de los materiales más adecuados para el proceso. Este polímero presentó:
- Alta adherencia con una resistencia de 4.3 MPa.
- Facilidad de disolución en solventes tras el electroformado.
- Capacidad de crear estructuras de níquel con alturas entre 500 micrómetros y 2 milímetros.
El proceso se llevó a cabo en un baño de electrolito de sulfamato de níquel a una temperatura constante de 52°C, lo que permitió un crecimiento controlado de la estructura metálica.
Aplicaciones en generación de plasma
Para demostrar las aplicaciones de esta técnica, se fabricaron electrodos en forma de “L” con diseños de punta optimizados para su uso en generadores de plasma de descarga en streamer. Estos electrodos fueron sometidos a pruebas con voltajes de entre 0 y 6 kV para evaluar su eficiencia en la generación de plasma.
Ventajas y desafíos de la fabricación híbrida
Este enfoque de fabricación ofrece múltiples ventajas sobre los métodos tradicionales, especialmente en la producción de formas complejas que serían difíciles de lograr con técnicas de mecanizado convencionales. Entre sus beneficios destacan:
- Reducción de costos en la producción de estructuras metálicas detalladas.
- Mayor flexibilidad en el diseño y personalización de componentes.
- Menor desperdicio de material en comparación con técnicas sustractivas.
Sin embargo, los investigadores señalaron que la distribución desigual del metal durante el proceso de electroformado sigue representando un desafío, requiriendo un control preciso de los parámetros operativos para garantizar un depósito uniforme.
Un futuro prometedor en la fabricación de metales
La combinación de impresión 3D y electroformado abre nuevas posibilidades en la fabricación avanzada de metales, con aplicaciones en sectores como la aeronáutica, la electrónica y la medicina. Con futuras optimizaciones en el control del proceso, esta tecnología híbrida tiene el potencial de revolucionar la manufactura de componentes metálicos de alta precisión.