Los hornos de vacío desempeñan un papel fundamental en el posprocesamiento de la fabricación aditiva, ya que permiten un tratamiento térmico preciso, el alivio de tensiones y la densificación del material en entornos sin oxígeno. Su capacidad para eliminar la oxidación y lograr una distribución uniforme de la temperatura los hace indispensables para mejorar las propiedades mecánicas y la estabilidad dimensional de las piezas metálicas impresas en 3D. Entre sus principales aplicaciones se encuentran la reducción de tensiones en componentes aeroespaciales, la sinterización de metales impresos por chorro de ligante y la mejora de la resistencia a la fatiga de implantes médicos mediante ciclos térmicos controlados.
Explicación de los puntos clave:
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Alivio de tensiones y optimización de la microestructura
- Los hornos de vacío calientan uniformemente las piezas impresas en 3D para eliminar las tensiones residuales de la deposición capa por capa, evitando deformaciones o grietas.
- Las bajas velocidades de enfriamiento en entornos de vacío permiten un crecimiento controlado del grano, mejorando la ductilidad de los componentes aeroespaciales de titanio o los implantes dentales de cromo-cobalto.
- Ejemplo: Las superaleaciones de níquel para álabes de turbina se someten a un recocido en solución a 1.200 °C en vacío para disolver las fases frágiles.
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Integración del desbobinado y la sinterización
- En el caso de los metales impresos con aglutinantes, los hornos de vacío descomponen térmicamente los aglutinantes orgánicos (eliminación de aglutinantes) y, al mismo tiempo, sinterizan el polvo metálico en piezas densas.
- Los programas multietapa aumentan gradualmente las temperaturas hasta 1400°C, evitando el atrapamiento de gas que podría causar porosidad en los aceros para herramientas o el carburo de tungsteno.
- La máquina de prensado en caliente por vacío combina presión y vacío para obtener una densidad cercana a la teórica en cerámicas o metales refractarios.
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Mejora del acabado superficial
- El tratamiento térmico al vacío evita las incrustaciones superficiales en metales reactivos como el aluminio o el magnesio, eliminando el mecanizado posterior al proceso.
- Los ciclos HIP (prensado isostático en caliente) en hornos de vacío eliminan los huecos internos en las piezas de fusión de lecho de polvo por láser, lo que resulta crítico para los dispositivos ortopédicos de carga.
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Flexibilidad del proceso híbrido
- Algunos sistemas integran el temple con gas (argón/nitrógeno) tras el recocido al vacío para conseguir perfiles de dureza específicos en aceros martensíticos.
- El carburizado a baja presión en atmósferas de vacío parcial crea superficies resistentes al desgaste en componentes de engranajes sin distorsión.
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Aplicaciones específicas de la industria
- Aeroespacial: Alivio de tensiones en soportes de titanio para fuselajes de aviones a 850°C bajo vacío de 10-³ mbar.
- Medicina: Recocido de implantes de tántalo poroso para optimizar la capacidad de crecimiento óseo.
- Automoción: Sinterización de aleaciones de aluminio para piezas estructurales ligeras con una densidad superior al 99%.
Al aprovechar las características de ausencia de contaminación de los entornos de vacío, los fabricantes consiguen resultados de posprocesamiento repetibles, ya se trate de la producción de un único prototipo o de lotes de producción en serie. Esta tecnología tiende un puente entre la libertad geométrica de la impresión 3D y la fiabilidad de la pieza final.
Tabla resumen:
| Aplicación | Ventaja clave | Ejemplo de uso |
|---|---|---|
| Alivio de tensiones | Elimina tensiones residuales, evita alabeos/fisuras | Componentes aeroespaciales de titanio a 850°C bajo 10-³ mbar |
| Desbobinado y sinterización | Convierte metales impresos por chorro de aglutinante en piezas densas | Aceros para herramientas sinterizados a 1400°C |
| Mejora del acabado superficial | Evita la oxidación, reduce el mecanizado posterior al proceso | Piezas de aluminio/magnesio con ciclos HIP |
| Flexibilidad del proceso híbrido | Combina el recocido al vacío con el temple con gas para controlar la dureza | Aceros martensíticos para componentes de engranajes |
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