Estudio del procesamiento de piezas cerámicas porosas basado en la impresión 3D por sinterización selectiva por láser

X. HUNG HUNG, Y.M.X; TALOU, M.H.; CAMERUCCI, M.A.

Congreso; XX Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM-CONAMET 2022; 2022

En este trabajo se estudió el procesamiento de piezas cerámicas porosas basado en la impresión 3D por sinterización selectiva por láser indirecta (i-SLS) de un novedoso sistema de alimentación, el cual consistió en gránulos de alúmina-grafito-poliamida (PA612) obtenidos mediante una técnica poco utilizada para la obtención de polvos denominada separación de fases inducida térmicamente (TIPS). Esta técnica involucra la disolución del polímero en un solvente adecuado por calentamiento, seguida de la precipitación del polímero inducida por el enfriamiento controlado de la solución [7].Los gránulos obtenidos, denominados (Al2O3-MG)- PA612, fueron caracterizados mediante ensayos de absorción de luz visible en modo reflectancia difusa, espectroscopía Raman, microscopía electrónica de barrido (SEM) con espectroscopía por dispersión de energía (EDS), análisis termogravimétricos en atmósfera de aire, calorimetría diferencial de barrido (DSC) en atmósfera de N y ensayos de picnometría. Para la impresión 3D por i-SLS se empleó una impresora 3D SLS comercial, equipada con un láser de diodo azul (con una longitud de onda de 445 nm) de 2,3 W de potencia. Las condiciones de impresión fueron determinadas mediante un diseño de experimentos, de tres factores (velocidad de barrido del láser, espaciamiento del barrido y espesor de la capa) con cinco niveles y evaluando comorespuestas la integridad de la pieza en verde y la exactitud dimensional. Bajo las condiciones de impresión óptimas, se imprimieron discos con diferentes estructuras porosas, los cuales fueron caracterizados mediante SEM-EDS y mediciones dimensionales utilizando un calibre. Las estructuras impresas fueron sometidas a un proceso de calcinación en aire hasta 1200 °C, previamente diseñado para eliminar cuidadosamente el ligante y el micrografito; y, posteriormente, sinterizadas a 1580 °C durante 2 horas con el fin de obtener el producto cerámico final. Las piezas sinterizadas se caracterizaron por mediciones de densidad y porosidad aparente utilizando el método de Arquímedes, contracción, pérdida por calcinación y SEM. A partir del control de los parámetros de impresión, se lograron imprimir estructuras con geometría y porosidad controlada (Figura 1a), mientras que las piezas sinterizadas mostraron buena integridad estructural (Figura 1b) con una porosidad aparente de 61±2% y una microestructura de granos equiaxiales con un tamaño de 2,0±0,7 μm.