Asegurar la nueva tecnología de impresión 3D de metal que

KIMS y otros equipos de investigación conjuntos, desarrollan tecnología de fuente de fabricación aditiva de pluma de impresión 3D de metal

Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología

imagen: Diagrama conceptual del proceso de la pluma de impresión 3D de metalver más

Crédito: Instituto Coreano de Ciencia de Materiales (KIMS)

□ Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Sang-woo Song, el Dr. Chan-kyu Kim, el Dr. Kang-myung Seo en el Departamento de Tecnología de Unión del Instituto de Ciencia de Materiales de Corea (KIMS), un instituto de investigación financiado por el gobierno bajo el Ministerio de Ciencia y TIC, ha desarrollado una tecnología base para el control del volumen de metal fundido en el proceso de impresión 3D de metal mediante técnicas de soldadura. Lo lograron a través de una investigación colaborativa con un equipo de investigación dirigido por el profesor Young-tae Cho y el profesor Seok Kim del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Changwon, y un equipo de investigación dirigido por el Dr. Dae-won Cho del Centro de Investigación de Maquinaria de Busan en el Instituto Coreano de Maquinaria y Materiales. Como resultado, han desarrollado con éxito una tecnología de pluma de impresión 3D de metal que puede imprimir continuamente metal en un espacio tridimensional con libertad.

□ La tecnología de pluma de impresión 3D de metal desarrollada por el equipo de investigación tiene la ventaja de poder imprimir metal de forma libre y continua con libertad en la dirección del movimiento de la antorcha de soldadura en el espacio 3D. En comparación con la impresión 3D de metal convencional que utiliza láser, el costo de construcción del equipo es bajo y la fabricación aditiva se puede realizar rápidamente utilizando materiales de soldadura disponibles en el mercado, lo que la hace más económica.

□ La fabricación aditiva de metal usando técnicas de soldadura tiene limitaciones en la realización de estructuras complejas porque es un proceso limitado de construcción de una capa a la vez. Esto se debe a que las capas posteriores se laminan después de la solidificación completa, lo que evita que el metal fundido fluya hacia abajo. Debido a esto, existe la desventaja de que se requiere un tiempo de enfriamiento y las condiciones en las que se puede laminar se limitan a ejemplos específicos. Para resolver este problema, el equipo de investigación realizó análisis informáticos para calcular y controlar con precisión la tensión superficial del metal fundido y el volumen solidificado según la convección/conducción. Además, desarrollaron una tecnología que puede realizar la fabricación aditiva de metal en todas las condiciones, incluidas las posiciones horizontal, vertical, inclinada y superior. Al laminar continuamente el metal en fase líquida antes de que se solidifique por completo, se acorta el tiempo de fabricación, no hay límite entre las capas y forma una microestructura densa con excelentes propiedades mecánicas.

※ En el caso de la ductilidad, 24,5% de mejora en comparación con el WAAM (Fabricación aditiva por arco de alambre) existenteproceso, basado en Inconel 625 (WAAM: soldadura y fabricación aditiva (AM) de materiales tipo alambre utilizando una fuente de calor de arco)

□ A partir de 2021, el tamaño del mercado de impresoras 3D en el país y en el extranjero es de KRW 82 100 millones y USD 2 100 millones, respectivamente, con tasas de crecimiento promedio anual del 10,5 % y el 20 %. Se espera que este logro de investigación dé vitalidad a la industria manufacturera al preocupar la superioridad tecnológica en el campo de la fabricación aditiva de metales y la fabricación de máquinas y piezas de alto valor agregado que lo utilizan.

□ "Agregamos la fabricación aditiva de forma libre en 3D al proceso de fabricación aditiva continua, que se consideraba imposible en el proceso de fabricación aditiva de metal existente", dijo Sang-woo Song, investigador principal de KIMS, quien está a cargo de la investigación. Continuó: "Al igual que la tecnología de impresión 3D existente que utiliza polímeros, es posible fabricar fácilmente estructuras complejas utilizando materiales de soldadura de metal existentes, lo que sugiere un nuevo paradigma para la industria manufacturera".

□ El resultado de esta investigación se llevó a cabo como un proyecto de 'Desarrollo de materiales de capas multimetálicas para reactores micromodulares multipropósito' por el Instituto de Ciencia de Materiales de Corea con el apoyo del Ministerio de Ciencia y TIC. Además, los resultados de la investigación fueron seleccionados como artículo de portada en la edición de febrero de Advanced Science (IF=17.521), una revista académica de renombre mundial. Actualmente, el equipo de investigación continúa la investigación de seguimiento para la fabricación aditiva de maquinaria y piezas de alto valor agregado en las industrias de defensa y plantas de energía nuclear.

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Acerca del Instituto de Ciencia de Materiales de Corea (KIMS)

KIMS es un instituto de investigación sin fines de lucro financiado por el gobierno dependiente del Ministerio de Ciencia y TIC de la República de Corea. Como el único instituto especializado en tecnologías integrales de materiales en Corea, KIMS ha contribuido a la industria coreana mediante la realización de una amplia gama de actividades relacionadas con la ciencia de los materiales, que incluyen I+D, inspección, pruebas y evaluación y soporte tecnológico.

ciencia avanzada

10.1002/advs.202370030

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24-feb-2023

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