ExOne licencia un nuevo proceso de inyección de aglomerante de ORNL para imprimir metal en 3D

Aug 07, 2023

El fabricante de impresoras 3D de chorro de aglomerante ExOne ha obtenido la licencia de un nuevo método de impresión del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) que le permitirá fabricar piezas mejoradas de metal-cerámica ligeras.

El proceso pendiente de patente de ORNL, que ha estado desarrollando durante 18 meses, le permite crear componentes de carburo de boro infiltrados con aluminio con máquinas ExOne. Sobre la base de una licencia de I + D existente entre las empresas, el último acuerdo ahora permite a ExOne utilizar la tecnología comercialmente, mediante la impresión en 3D de piezas de investigación científica y poniéndola a disposición de sus clientes.

Proceso de inyección de aglomerante de ExOne

ExOne se especializa en la producción de máquinas de inyección de aglomerante y, desde que obtuvo la licencia de la tecnología en 1996, se ha integrado en muchos de sus sistemas. La cartera actual de la empresa abarca desde el InnoventPro básico hasta el X1 160PRO de gran volumen y, de nuevo, cada uno presenta una variación de su proceso patentado.

Esencialmente, la tecnología de ExOne consiste en inyectar un aglutinante en un lecho de metal, arena o cerámica para crear formas, que luego se sinterizan para fusionar las partículas en una pieza final. En el pasado, la empresa ha utilizado su proceso para satisfacer las necesidades de clientes militares como la Fuerza Aérea de EE. UU., pero recientemente ha buscado aprovechar las capacidades de su tecnología.

Por ejemplo, el año pasado, ExOne entregó $2,8 millones a universidades para resolver problemas conocidos con la inyección de aglomerante, mientras que otras colaboraciones generaron 21 nuevos materiales calificados. Ahora, un proyecto en curso con ORNL también ha llegado a buen término, ya que el equipo logró desarrollar un método de inyección de aglutinante, en el que los materiales pueden infiltrarse en una pieza durante el procesamiento.

Enfoque pendiente de patente de ORNL

Durante casi seis años, ORNL ha trabajado en estrecha colaboración con ExOne para optimizar los parámetros de sus sistemas y permitirles procesar nuevos materiales como H13 Tool Steel. En uno de esos proyectos, que comenzó en julio de 2019, un equipo dirigido por ORNL ha desarrollado un proceso novedoso que permite que el carburo de boro se absorba en aleaciones de aluminio.

Los materiales resultantes, conocidos como compuestos de matriz metálica o 'cermets', no solo conservan la resistencia de sus aleaciones anfitrionas, sino que también son más livianos y presentan propiedades de absorción de neutrones. Tales cualidades hacen que los compuestos sean particularmente útiles para crear instrumentos de dispersión de neutrones, que permiten a los científicos capturar datos a nivel atómico.

Al ver el potencial del proceso, ExOne lo autorizó por primera vez con fines de I+D en 2019 y, después de su último acuerdo, esto se amplió para permitir también su uso comercial. La licencia renovada cubre la patente estadounidense n.º 16/155,134 y la producción de "colimadores y otros componentes a partir de materiales absorbentes de neutrones mediante fabricación aditiva", así como otras dos presentaciones provisionales.

Tras el acuerdo, ExOne tiene la intención de seguir trabajando con ORNL para fabricar varios componentes compuestos de matriz para su uso en sus experimentos de neutrones. Habiendo obtenido la licencia comercial del novedoso método de chorro de aglomerante, ExOne también está listo para ofrecerlo a sus clientes, brindándoles un nuevo medio para producir piezas de metal-cerámica livianas que absorben energía.

Aprovechar el potencial de la cerámica

Si bien las cualidades de absorción de energía de las cerámicas son bien conocidas, su fragilidad inherente y los complejos requisitos de sinterización a menudo las han hecho difíciles de procesar y vulnerables al agrietamiento.

Sin embargo, empresas como HRL Laboratories han desarrollado recientemente nuevas técnicas para sortear estos inconvenientes y compuestos de matriz cerámica (CMC) resistentes a las fracturas impresos en 3D. Estos materiales similares al vidrio cuentan con una mayor durabilidad, lo que potencialmente permite su uso en aplicaciones de generación de energía.

Del mismo modo, un equipo de Fraunhofer IKTS ha creado un sistema Multi Material Jetting, en el que tanto materiales cerámicos como metálicos pueden integrarse en una sola pieza. El nuevo proceso de los científicos ha producido una variedad de componentes resistentes al calor, incluido un motor satelital que presenta elementos mejorados con cerámica.

Además, en términos de aplicaciones de uso final, la cerámica a menudo se implementa en la odontología y, el año pasado, Syqe Medical instaló un sistema XJet con este objetivo en mente. Utilizando la tecnología de inyección de nanopartículas (NPJ) basada en inyección de tinta patentada de XJet, la compañía ha podido fabricar productos que son más robustos y eléctricamente aislados que antes.

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La imagen destacada muestra una pieza de cerámica que se imprimió en 3D con uno de los sistemas convencionales de chorro de aglomerante de ExOne. Foto vía ExOne.

Paul se graduó en historia y periodismo y le apasiona encontrar las últimas noticias sobre tecnología.