Efecto de la geometría en las propiedades de piezas metálicas fabricadas mediante extrusión aditiva

En els últims anys la fabricació additiva amb impressió 3D està en plena expansió. Actualment s'ha avançat amb el modelatge de deposició amb termoplàstics, però no s'ha avançat molt amb els compostos metàl·lics. L'objectiu d'aquest projecte és poder conèixer la influència de la geometria de la peça (gruix de paret, altura), utilitzant l'extrusió additiva i els paràmetres d'impressió (temperatura, diàmetre només de boca, velocitat d'extrusió, traçat) sobre la integritat i propietats de les peces després dels tractaments d'eliminació dels lligants i el sinteritzats. Les peces es van crear mitjançant l'extrusió de pèl·lets de Inconel 718 que és una mescla d'aglutinant i pols metàl·lica. En aquest projecte es dissenyen unes peces amb una forma cilíndrica, a la qual anem variant l'altura, el diàmetre exterior i interior i s'analitzen els canvis tant de la temperatura com la velocitat d'extrusió, per a poder aconseguir que les peces tinguin la forma desitjada. Aconseguides les peces desitjades hem d'eliminar l'aglutinant per a posteriorment poder treballar amb metall. L'aglutinant se separa mitjançant dos processos, el primer és col·locar les peces en una dissolució d'aigua amb un 2% d'inhibidor per a evitar que el material s'oxidi a una temperatura de 60 °C durant 15h. Després es dipositen en una estufa a 100 °C perquè s'assequi durant 2h. Seguidament es fica en un Forn per a realitzar dues etapes, la primera a 600 °C per a eliminar la resta d'aglutinant que no és soluble en aigua, després a 1292 °C per a sinteritzar el material. Una vegada obtingudes les peces es preparen embotint-les en baquelita per a prosseguir amb l'estudi. El primer és l'estudi de duresa mitjançant el mètode Vickers, on obtenim que les peces que tenen distorsió tenen menys duresa. S'ha trobat provetes que sofreixen distorsió, però que el sistema permet la impressió de formes complexes. Al mateix temps, en reduir la grandària només de boca de 0,8 a 0,5 mm s'aconsegueix disminuir la porositat interna de les peces i les propietats mecàniques, encara que hi ha un increment del temps d'impressió i major dificultat per a l'establiment de flux transitori.En los últimos años la fabricación aditiva con impresión 3D está en plena expansión. Actualmente se ha avanzado con el modelado de deposición con termoplásticos, pero no se ha avanzado mucho con los compuestos metálicos. El objetivo de este proyecto es poder conocer la influencia de la geometría de la pieza (grosor de pared, altura), utilizando la extrusión aditiva y los parámetros de impresión (temperatura, diámetro de boquilla, velocidad de extrusión, trazado) sobre la integridad y propiedades de las piezas tras los tratamientos de eliminación de los ligantes y el sinterizado. Las piezas se crearon mediante la extrusión de pellets de Inconel 718 que es una mezcla de aglutinante y polvo metálico. En este proyecto se diseñan unas piezas con una forma cilíndrica, a la que vamos variando la altura, el diámetro exterior e interior y se analizan los cambios tanto de la temperatura como la velocidad de extrusión, para poder conseguir que las piezas tengan la forma deseada. Conseguidas las piezas deseadas tenemos que eliminar el aglutinante para posteriormente poder trabajar con metal. El aglutinante se separa mediante dos procesos, el primero es colocar las piezas en una disolución de agua con un 2% de inhibidor para evitar que el material se oxide a una temperatura de 60°C durante 15h. Después se depositan en una estufa a 100°C para que se seque durante 2h. Seguidamente se mete en un Horno para realizar dos etapas, la primera a 600°C para eliminar el resto de aglutinante que no es soluble en agua, luego a 1292°C para sinterizar el material. Una vez obtenidas las piezas se preparan embutiéndolas en baquelita para proseguir con el estudio. Lo primero es el estudio de dureza mediante el método Vickers, donde obtenemos que las piezas que tienen distorsión tienen menos dureza. Se ha encontrado probetas que sufren distorsión, pero que el sistema permite la impresión de formas complejas. Al mismo tiempo, al reducir el tamaño de boquilla de 0,8 a 0,5 mm se consigue disminuir la porosidad interna de las piezas y las propiedades mecánicas, aunque hay un incremento del tiempo de impresión y mayor dificultad para el establecimiento de flujo transitorio.In recent years additive manufacturing with 3D printing is in full expansion. Progress has currently been made with deposition modeling with thermoplastics, but not much progress has been made with metal compounds. The objective of this project is to know the influence of the geometry of the part (wall thickness, height), using additive extrusion and printing parameters (temperature, nozzle diameter, extrusion speed, layout) on the integrity and properties of the parts after the treatments of removal of the binders and sintering. The pieces were created by extruding pellets from Inconel 718 which is a mixture of binder and metal powder. In this project some pieces are designed with a cylindrical shape, to which we vary the height, the outer and inner diameter and the changes in both the temperature and the extrusion speed are analyzed, in order to achieve that the pieces have the desired shape. Once the desired parts have been achieved, we have to remove the binder to later be able to work with metal. The binder is separated by two processes, the first is to place the pieces in a water solution with a 2% inhibitor to prevent the material from rusting at a temperature of 60°C for 15h. Then they are deposited in a stove at 100°C to dry for 2h. Then it is put in a furnace to perform two stages, the first at 600 ° C to remove the rest of the binder that is not soluble in water, then at 1292 ° C to sinter the material. Once the pieces are obtained, they are prepared by embedding them in Bakelite to continue with the study. The first thing is the hardness study using the Vickers method, where we get that the parts that have distortion have less hardness. Suffering evidence has been found, but the system allows for the printing of complex shapes. At the same time, reducing the size of the mouth only from 0.8 to 0.5 mm reduces the internal porosity of the pieces and mechanical properties, although there is an increase in printing time and greater difficulty in establishing transient flow