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Impresión 3D en titanio: todo lo que debes saber

Impresión 3D en titanio

Imagen: European Space Agency

El titanio es un metal que tiene un coste elevado pero que también es básico para muchas industrias. Sus propiedades naturales de alta resistencia y ligereza lo convierten en un material perfecto para sectores de la industria como el aeronáutico y el médico, entre muchos otros como la defensa o la construcción.

Puesto que se trata de un material de elevado coste, no es sorprendente que la impresión 3D haya focalizado parte de su investigación en este metal, puesto que este proceso innovador puede sustituir la fabricación por sustracción por una fabricación más sostenible.

Existen diferentes tecnologías que procesan titanio. La más utilizada usa polvo metálico, en lecho de polvo o proyectado por deposición directa, que funde y consolida por acción de un láser (L-pbF) o un haz de electrones (E-pbF). También existen tecnologías de Fabricación Aditiva que pueden depositar titanio en forma de hilo o alambre, que es fundido por arco eléctrico (WAAM), o haz de electrones (EBAM).

Otras tecnologías emplean una mezcla de polvo metálico con ligante polimérico que facilita la deposición y que debe eliminarse para conseguir piezas totalmente densificadas.

Las propiedades del titanio: sus aplicaciones y beneficios en la impresión 3D industrial

Como hemos dicho, las propiedades más destacadas del titanio son su gran resistencia mecánica y su baja densidad que lo convierte un material muy ligero. Esta gran combinación de propiedades, junto con una excelente resistencia a la corrosión, hacen del titanio y sus aleaciones un material muy valorado en varios sectores industriales, como el aeronáutico, el médico, el aeroespacial…

En términos de fabricación aditiva, el titanio y sus aleaciones presenta un alto potencial tanto para la fabricación de piezas como para la reparación de elementos. A continuación, vemos por qué el titanio es un material tan apreciado en estos sectores.

  • Su excepcional resistencia y su ligereza se mantiene en los diseños de impresión 3D en titanio, potenciadas por la posibilidad de optimizar topológicamente.
  • Tiene propiedades únicas de biocompatibilidad, por lo que es un metal de referencia en su utilización en el sector médico, por ejemplo, en la producción de prótesis.
  • Es resistente al agua y a la corrosión.

 

Impresión 3D en titanio para el sector médico

En los últimos años, la investigación tecnológica y la innovación han avanzado mucho en el sector de la salud, sobre todo en lo que se refiere a prótesis e implantes médicos. La fabricación aditiva es una de estas innovaciones que este sector ha ido implementando, hasta posicionarse como una gran solución para realizar todo tipo de prótesis médicas.

El sector médico necesita muchos de los aspectos que proporciona la impresión 3D, como, por ejemplo, la posibilidad de realizar diseños de prótesis en tiempos reducidos, de forma individualizada para cada paciente y permitiendo producir diseños complejos.

Si a estas capacidades que ofrece la fabricación aditiva, le añadimos las propiedades del titanio, los resultados son muy destacables para los profesionales del sector médico, puesto que son capaces de obtener prótesis a medida de cada paciente en tiempos récord, y con toda la fiabilidad de un material biocompatible, ligero, resistente mecánicamente y a la corrosión , como el titanio.

Prótesis titanio
Imagen: CEIT Biomedical Engineering

Impresión 3D en titanio para el sector aeroespacial

El sector aeroespacial también presenta muchos retos que pueden encontrar soluciones en la fabricación aditiva con titanio. Puesto que se trata de un sector industrial que precisa de materiales ligeros, pero altamente resistentes, el titanio es el metal más valorado dentro de este campo por su elevada resistencia y rigidez específicas.

Sin embargo, los procesos de fabricación tradicionales que pasan por la sustracción de material, conllevan un gran desperdicio de este valorado metal, lo cual supone pérdidas económicas para el sector y para el ecosistema.

Con la fabricación aditiva, ya no se elimina material para llegar a obtener la pieza, sino que se crea la pieza necesaria directamente a través de la impresión 3D. Esto permite producir piezas con mucha menos materia prima y en mucho menos tiempo. Pero, además, también es una forma de conseguir diseños complejos que aumentan exponencialmente las propiedades beneficiosas del titanio. Por ejemplo, los diseños reticulares (estructuras lattice), o los que asemejan diseños presentes en la naturaleza (estructuras biomiméticas), que se pueden hacer mediante la impresión 3D, permiten crear piezas más ligeras y conseguir propiedades macroscópicas optimizadas y personalizadas.

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