es.wedoany.com Noticia: Andrew Neils, científico de materiales de la Universidad Northeastern (Northeastern University) y miembro del Grupo de Investigación de Rociado en Frío (Cold Spray Research Group), en colaboración con la empresa aeroespacial bluShift (bluShift Aerospace), ha desarrollado un nuevo método para convertir residuos de mecanizado de metales en materia prima para fabricación aditiva. Esta investigación utiliza tecnología de trituración en estado sólido mediante un proceso de molienda de bolas para convertir virutas de mecanizado de acero inoxidable 316L en polvo metálico, que se ha utilizado con éxito en una prueba de concepto de deposición por rociado en frío, demostrando la viabilidad técnica del reciclaje de chatarra metálica como materia prima para fabricación aditiva.
Neils presentó estos resultados en la feria RAPID+TCT de este año. Explicó que el objetivo del proyecto es lograr una producción distribuida y de bajo costo de polvo, evitando al mismo tiempo las transiciones de fase inducidas por calor y mejorando la eficiencia energética mediante el procesamiento en estado sólido. En comparación con los métodos tradicionales de síntesis química ascendente, este proceso de molienda de bolas descendente es más rápido, más barato y más fácil de escalar. Neils destacó que el equipo eligió deliberadamente una solución de molienda de bolas de baja tecnología y madura, adoptando un molino de bolas planetario debido a su bajo costo (aproximadamente 5000 USD para equipos de laboratorio estándar) y su facilidad de escalado.
Moler chatarra metálica hasta obtener un polvo con una morfología adecuada para la fabricación aditiva es un gran desafío. El equipo de investigación combinó bolas de molienda grandes (para impactos de alta energía que logran la fractura y reducción del tamaño de partícula) y bolas pequeñas (para impactos de baja energía que logran la redondez y suavidad de las partículas). Neils señaló que la fuerza de impacto depende en gran medida del diámetro de la bola; aumentar el diámetro de 6 mm a 20 mm incrementa la fuerza de impacto aproximadamente 37 veces. El equipo utilizó modelos analíticos para ayudar a predecir la energía de impacto al escalar a equipos más grandes, lo cual es crucial para la predicción del escalado al pasar de un molino de bolas planetario a equipos más grandes, como un molino de bolas agitador.
En los experimentos específicos, el equipo adoptó un proceso de molienda de bolas de múltiples etapas: primero con bolas grandes para la fractura inicial, bolas medianas para la propagación de grietas y bolas pequeñas para la refinación de partículas. En comparación con la molienda de bolas de una sola etapa tradicional, este método de molienda de dos y tres etapas logró una distribución de tamaño de partícula más estrecha, un mejor control de la forma y una mayor redondez de las partículas. Los investigadores utilizaron polvo atomizado por gas como control y descubrieron que el tiempo de molienda es un factor clave que afecta la calidad del polvo; un tiempo de molienda más prolongado produce partículas más pequeñas y uniformes. Aunque el producto de salida se acerca en características al polvo comercial, Neils admitió que el proceso aún no está optimizado. Además, la contaminación del molino de bolas de carburo de tungsteno generó partículas dispersas de carburo de tungsteno en el polvo de acero inoxidable, lo que podría convertirse en un método potencial para fabricar materiales compuestos de matriz metálica.
En la prueba de concepto de rociado en frío, el polvo atomizado por gas produjo la mejor calidad de recubrimiento, pero el polvo de molienda de tres etapas también pudo formar un recubrimiento aceptable con un buen enclavamiento de partículas. Debido a la presencia de carburo de tungsteno, la dureza del recubrimiento compuesto aumentó. Esta investigación se encuentra actualmente en la etapa de laboratorio o de desarrollo; futuras investigaciones explorarán la viabilidad de este método con más materiales y en lotes de mayor tamaño.
