Polvo refractario - Al2O3

Post-procesado: Sinterizado

Sinterizado en entorno abierto

Sinterizado en entorno al vacío o inerte

Después de una impresión se necesita sinterizar las piezas para eliminar el PLA que forma parte de Filamet™. El sinterizado puede ser en un entorno abierto (solo para Filamet™ de cobre y bronce) o en un entorno al vacío o inerte (Filamet™ de cobre, bronce, acero inoxidable 316L y otros).

Sinterizado en entorno abierto

Para el sinterizado en un entorno abierto se necesita un recipiente refractario (crisol) y polvo refractario Al₂O₃. El proceso comienza lijando los bordes ásperos de la pieza para obtener mejores resultados. Antes de introducir la pieza en el crisol, se debe colocar una capa de 1.25 cm de Al₂O₃ en el fondo del crisol, posteriormente posicionar la pieza sobre el Al₂O₃ y en el centro, sin que toque las paredes. En el caso de sinterizar varias piezas a la vez, debe existir una separación entre ellas de 1.25 cm. Posteriormente se cubre la pieza con Al₂O₃, dejando una capa de 1.25 cm en la parte superior, se golpea en crisol para que el polvo se distribuya alrededor de toda la pieza y se aplasta para que se compacte completamente. Se cubre el polvo refractario con carbón de cáscara de coco y se aplasta de nuevo. Por último se cubre el crisol con una tapa de acero inoxidable que cubra por lo menos el 80% de la última capa de carbón de cáscara de coco. Una vez completado el proceso anterior, se introduce el crisol en el horno y es el momento de programar el horno para el sinterizado. Desde temperatura ambiente se eleva a 205ºC, desde ahí hasta 815ºC para bronce o 1010ºC para cobre, se aumenta la temperatura 100ºC/h. Desde estas temperaturas hasta 870ºC para bronce o 1060ºC para cobre, se aumenta la temperatura 25ºC/h. Una vez alcanzadas estas temperaturas, se deben mantener entre 1.5 horas hasta 4 horas en función del tamaño de la pieza (piezas de 5g a 10g - 1.5 a 2.0 horas; piezas de 10g a 25g - 2.0 a 3.0 horas; piezas de 25g a 40g - 3.0 a 4.0 horas)

Tabla 1: Tiempo del último paso del sinterizado en función del tamaño de la pieza

El usuario debe tener en cuenta que estos tiempos y temperaturas son orientativos y que pueden variar en función de muchos aspectos, como el modelo de horno que utilicen por ejemplo. Al final del ciclo de sinterización, se debe abrir ligeramente la puerta del horno (aproximadamente 3 cm) hasta que la temperatura del horno caiga por debajo de 535ºC, luego se debe abrir por completo y dejar que se enfríe hasta que se pueda manejar el crisol de manera segura.

Sinterizado en entorno al vacío o inerte

Para el sinterizado en un entorno al vacío o inerte se necesita un crisol (recipiente de cocción) y polvo refractario: Al₂O₃ para cobre, bronce y acero inoxidable. Se prepara la pieza para el sinterizado colocándola en el interior del crisol y cubriéndola de polvo refractario, teniendo en cuenta que entre las superficies de la pieza y del crisol debe haber por lo menos 10 mm de polvo. A continuación se coloca el crisol en el horno a temperatura ambiente. Se aumenta la temperatura a 205ºC en un tiempo de 200 minutos. Después, en un intervalo de 180 minutos se eleva la temperatura hasta 400ºC. En un tramo de 180 minutos y dependiendo del material, la configuración del siguiente paso será aumentar la temperatura y mantenerla durante un tiempo determinado (ver valores para cada material en tabla). Por último, dejar que se enfríe el horno hasta temperatura ambiente.

Tabla 2: Temperatura y tiempo del último paso del sinterizado en función del tipo del material

Tanto con el sinterizado en un entorno abierto como en un entorno al vacio o inerte las propiedades mecánicas del producto final están directamente relacionadas con el tiempo que la pieza impresa se mantiene a la temperatura de sinterización. Si el producto final es pulverulento y quebradizo, el tiempo de sinterizado no ha sido el suficiente. Si la impresión muestra una superficie similar a piel arrugada, está sobre sinterizada. Por último y como norma general, durante el proceso de sinterizado se reduce el volumen de la pieza un 7%.

Post-procesado: Lijado y pulido

Una vez sinterizada la pieza se puede lijar y pulir de la misma forma que un metal pero siguiendo una serie de indicaciones. Con lija de agua se consigue eliminar las líneas de impresión y otras pequeñas deformaciones debido a que las partículas sueltas durante el lijado se adhieren a los huecos por el calor de la fricción. En caso de utilizar papel de lija o disco radial de 3M se recomienda empezar el lijado con un grano de 120 (80 para disco radial 3M), teniendo cuidado de no deformar las zonas más delicadas, como las esquinas. Una vez lijada toda la superficie se debe utilizar una lija del siguiente grano y así sucesivamente hasta aumentar 6 o 7 (4 veces para el disco radial de 3M). Antes de pasar al pulido final se recomienda utilizar un papel de lija de grano 3000, con el cual se consigue cierto brillo. Por último y una vez limpiada la pieza con un trapo de franela, se puede pulir la pieza. TVF recomienda utilizar una herramienta giratoria con un disco de pulido y cera abrillantadora para que el pulido sea más rápido y eficaz. Simplemente se debe aplicar un poco de cera abrillantadora en el disco de pulido y pulir con unos movimientos constantes por toda la pieza para no generar exceso de calor, que puede deformar la pieza. Además de lijar y pulir las piezas fabricadas con Filamet™, se puede pueden tallar, fundir de nuevo, soldar y alisar con aplicación de calor.