Avance en la impresión 3D de cerámica realizado por un estudiante de doctorado en una universidad suiza

Jun 07, 2023

En un proyecto de doctorado en la Universidad SUPSI de Suiza, Marco Pelanconi desarrolló un proceso AM híbrido para estructuras cerámicas complejas.

por Oliver Johnson

24 mayo 2023

15:13

Universidad SUPSI

Equipo del Laboratorio de Materiales Híbridos

Se ha desarrollado un novedoso proceso de impresión 3D híbrido para crear estructuras cerámicas complejas en lo que se denomina un proyecto de doctorado "innovador" en elUniversidad de Ciencias Aplicadas y Artes del Sur de Suiza (SUPLEMENTO). Marco Pelanconi hizo el avance, un candidato a doctorado del profesor Alberto Ortona en laUniversidad de Padua.

ElLaboratorio de Materiales Híbridos (HM Lab) de la Universidad SUPSI lleva dos décadas investigando materiales de impresión 3D cerámicos. En 2019, el profesor Ortona demostró el potencial que poseen las impresiones 3D porosas para los materiales cerámicos. Pelanconi ha defendido con éxito su tesis doctoral en la misma área de investigación.

Como proyecto de tesis, Pelanconi desarrolló un proceso de impresión 3D optimizado para producir arquitecturas cerámicas complejas. El enfoque involucra la impresión 3D de preformas poliméricas con alta microporosidad a través de SLS, combinada con infiltración con polímeros precerámicos. A continuación, se utiliza la pirólisis para obtener una conversión de polímero a cerámica a unos 1000 °C. Se realiza una densificación final mediante infiltración de silicio fundido para conseguir piezas cerámicas de alta densidad según la universidad.

En el proyecto se utilizó el Kit Sintratec. Según Pelanconi, los parámetros abiertos del kit fueron útiles para el proyecto. Dijo: "El kit nos permitió cambiar muchos parámetros de impresión, incluida la temperatura de la superficie del polvo, el grosor de la capa, la velocidad del láser, el espacio entre tramas y más, lo que facilita el control de la porosidad de las piezas impresas en 3D".

Al variar estos factores, Pelanconi dice que pudo lograr una porosidad ideal y una alta calidad de la pieza, cruciales para una mayor infiltración.

Para ilustrar cómo podría usarse el método para formas complejas, Pelanconi centró su investigación en dos estructuras porosas cilíndricas con diferentes topologías: un cubo girado y un giroide. Después de la impresión en PA12 y la posterior conversión en cerámica, las piezas resultantes exhibieron 'propiedades mecánicas y térmicas excepcionales' según el ingeniero mecánico.

El Kit Sintratec y una de las piezas de cerámica

Pelanconi dice que las impresiones mantuvieron su forma sin distorsiones ni macrofisuras a pesar de una contracción del -25%. También dijo que la resistencia biaxial de las piezas de 165 MPa aún podría aumentarse mediante una mayor optimización del proceso.

Hablando sobre el potencial de las arquitecturas cerámicas complejas, Pelanconi agregó: "Estas clases de materiales ofrecen propiedades termomecánicas inigualables que los aceros no pueden proporcionar, como resistencia a altas temperaturas, alta resistencia a la oxidación, alta resistencia al choque térmico y alta resistencia".

La universidad dice que el enfoque, realizado por Pelanconi dentro del HM Lab, podría ser explotado por la industria de alta tecnología gracias a los diferentes materiales cerámicos que se pueden obtener a partir de una gama de polímeros precerámicos.

por Oliver Johnson

24 mayo 2023

15:13

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