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Aug 18, 2023

Pitt es la única universidad de EE.UU. con esta impresora 3D gigante para metal

Escondido en el subsótano del Benedum Hall de Pitt, más allá de las piezas de autos de carrera que se derraman en los pasillos, encontrará una máquina gigante que parece un cruce entre un garaje de autos y la puerta de entrada de un

Escondido en el subsótano del Benedum Hall de Pitt, más allá de las piezas de autos de carrera que se derraman en los pasillos, encontrarás una máquina gigante que parece un cruce entre un garaje de autos y el puerto de entrada de una nave espacial de ciencia ficción. Es una impresora 3D para metal de última generación: la primera Gefertec arc605 en cualquier universidad de EE. UU.

Para producir piezas metálicas grandes y especializadas, la máquina es imbatible, afirmó Albert To, profesor William Kepler Whiteford en la Escuela de Ingeniería Swanson y experto en impresión 3D.

"Incluso en el orden de decenas de piezas, esto es muy ventajoso", afirmó. "Y si quieres incluir cierta complejidad, entonces no puedes hacerlo de otra manera que no sea la impresión 3D".

La impresora utiliza soldadura, fundiendo alambre hecho de metales como acero inoxidable, titanio y aleaciones de aluminio y depositándolo capa por capa. Las impresoras 3D de metal anteriores en el laboratorio que usaban láseres y polvo metálico podían depositar unos cientos de gramos por hora; éste es un orden de magnitud más rápido.

[Vaya detrás de escena del taller de máquinas de la Escuela Dietrich]

Eso hace que la impresora Gefertec sea ideal para producir piezas más grandes que normalmente tendrían que ser fundidas y mecanizadas, un enfoque costoso que a menudo no es práctico para fabricar piezas especiales en lotes pequeños. Uno de los primeros proyectos de To, por ejemplo, es fabricar un puente de un metro de largo para el ejército estadounidense que ya no se fabrica.

Si bien la tecnología existe desde hace décadas, sólo en los últimos años se ha vuelto lo suficientemente confiable como para ganar atención generalizada. "De repente, hay un gran interés en la industria", incluida la aeroespacial, la energía nuclear y el petróleo y el gas, dijo To.

El software avanzado de la máquina y sus capacidades de “cinco ejes”, donde las piezas se pueden girar e inclinar durante la impresión, significan que se puede utilizar para crear piezas metálicas complejas. Pero todavía quedan muchos problemas por resolver. Por ejemplo, los metales se deforman al calentarse y enfriarse, un proceso que To está utilizando la nueva impresora para estudiar con financiación del Ejército de EE.UU. y el Departamento de Energía.

Xavier Jiménez, estudiante de doctorado de tercer año en el laboratorio de To, está desarrollando un proceso para imprimir en 3D utilizando un nuevo tipo de aluminio de alta resistencia que tiene aplicaciones potenciales en el sector aeroespacial pero que tiende a agrietarse cuando se suelda.

“Hay que ajustar todos estos parámetros diferentes para descubrir qué producirá la soldadura de mejor calidad”, dijo Jiménez. "Cada material se comporta de manera un poco diferente".

Jiménez llegó a Pitt en parte porque quería trabajar con la Gefertec arc605, pero el COVID-19 arruinó los engranajes y la impresora tardó tres años en llegar a Pitt. La máquina es más grande que algunos apartamentos tipo estudio y, cuando llegó, hubo que colocarla en el laboratorio pieza por pieza mediante una grúa y luego ensamblarla.

Una vez completada la instalación, el equipo se encuentra ahora en el proceso de probar los parámetros para la impresión 3D de diferentes metales. Al probar el enfoque para diferentes metales, luego usar rayos X y probar las propiedades del material, pueden comenzar a modelar cómo el proceso afecta a una pieza, desde deformaciones visibles hasta cambios en la estructura microscópica del material.

Más adelante, To está colaborando con colegas para crear componentes inteligentes en los que se incrustan cables de fibra óptica en piezas metálicas impresas en 3D para detectar la temperatura y la deformación de la pieza.

“Fue mucho trabajo juntar todas las piezas para que la máquina funcionara”, dijo Jiménez. "Estamos muy contentos de que esté aquí".

— Patrick Monahan, fotografía de Aimee Obidzinski