¿Qué materiales se pueden imprimir en metal? La lista honesta

Por fusión láser de lecho de polvo se puede fabricar, en la práctica, casi cualquier aleación que sea soldable. Y esa es la regla que mejor predice el resultado: el LPBF es soldadura por puntos repetida millones de veces, así que un material que agrieta al soldarse también agrieta al imprimirse. A partir de ahí, la lista se divide en tres grupos muy distintos: las que están maduras, las que se están cualificando y las que no van a llegar.

Las maduras

Son las que tienen ventana de proceso conocida, se compran en polvo sin problema y llevan años en producción real.

De estas, las que menos disgustos dan al empezar son el 316L y el AlSi10Mg: tienen la ventana de proceso más amplia y perdonan errores de parametrización. El titanio y el cobre son las más exigentes, cada uno por un motivo distinto.

Por qué el cobre fue difícil tanto tiempo

Merece un párrafo porque explica bien la física del proceso. El cobre puro refleja la mayor parte de la luz infrarroja de un láser de fibra convencional y además conduce el calor extraordinariamente bien. Las dos cosas juntas significan que el poco calor que entra se marcha inmediatamente.

Se ha resuelto por dos caminos: láseres de longitud de onda verde, que el cobre absorbe mucho mejor, y aleaciones como el GRCop-42 o el CuCrZr, que conservan buena parte de la conductividad siendo bastante más procesables que el cobre puro. La segunda vía es la que ha llevado el cobre a la producción real.

Las que están en camino

• Refractarios: wolframio, molibdeno, niobio. Se imprimen, pero con tendencia a agrietar por su fragilidad a baja temperatura. Territorio de investigación.
• Aleaciones de aluminio de alta resistencia de las series 6000 y 7000. Las de siempre en mecanizado agrietan en caliente al soldarse. Se están desarrollando variantes específicamente diseñadas para aditiva.
• Aceros de alto carbono. El carbono los hace duros y también propensos a agrietar con el enfriamiento brutal del proceso.
• Magnesio. Ligerísimo y biodegradable, muy interesante para implantes temporales. Y extremadamente reactivo en polvo, lo que complica muchísimo la instalación.
• Amorfos metálicos y aleaciones de alta entropía. Muy prometedores en el laboratorio, lejos de la producción.

Las que no

• Aleaciones con elementos que se evaporan. El cinc hierve muy por debajo de la temperatura del baño de fusión, así que el latón se descompone al fundirlo por láser: el cinc se va y lo que queda no es latón.
• Materiales de corte libre con plomo o azufre. Los añadidos que facilitan el mecanizado son justo los que arruinan la soldadura.
• Casi cualquier aleación pensada para fundición sin adaptarla. Están formuladas para solidificar despacio en un molde, no para hacerlo en milisegundos.

Cuatro preguntas antes de elegir

1. ¿A qué temperatura trabaja la pieza? Por encima de unos 500 °C sostenidos, la conversación se reduce a níquel.
2. ¿Manda el peso o manda el coste? Titanio si el peso se paga; aluminio si no.
3. ¿Toca cuerpo humano? CoCr y titanio son las biocompatibles.
4. ¿Tiene que evacuar calor? Aluminio para la mayoría, cobre cuando además hay presión y temperatura.

Casi siempre, con esas cuatro respuestas queda una sola candidata. Cuando quedan dos, decide el precio del polvo.

Un aviso sobre las tablas de propiedades

Verás fichas con límite elástico, alargamiento y densidad con dos decimales. Léelas con cuidado: en LPBF esos valores dependen de la orientación de fabricación, de la estrategia de barrido, del espesor de capa y del tratamiento térmico posterior. La misma aleación, en la misma máquina, da resultados distintos según cómo se colocó la pieza.

Un número sin las condiciones en las que se midió no significa nada. Si un proveedor te da uno sin la otra mitad, pídesela.

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Las siete aleaciones que trabajamos hoy, con su uso concreto, están en el catálogo de materiales. Cómo se fabrica ese polvo y por qué es caro, en cómo se fabrica el polvo metálico. Si lo que necesitas es probar una aleación sin comprometer un lote entero, para eso está el SamyFlex. Por qué el color del láser decide qué metales se dejan fundir, en qué es un láser. Y las tres aleaciones que resuelven la mayoría de los proyectos, comparadas, en 316L, Inconel 718 o Ti-6Al-4V.