Impresión 3D de aluminio más fría reduce defectos

Pequeños cambios de temperatura marcaron una gran diferencia en la impresión 3D de aluminio. En un estudio publicado en Materials & Design, investigadores de la Universidad de Mánchester hallaron que emplear temperaturas más bajas durante la depositación de metal fundido (MMD) reducía los defectos microscópicos y producía una estructura interna de grano más fina en la aleación de aluminio 4043.

La MMD es un método de fabricación aditiva que deposita metal después de que éste ya ha sido fundido. Los investigadores afirman que eso difiere de muchas técnicas establecidas de impresión 3D de metales, que implican calentamientos y enfriamientos muy rápidos y pueden introducir defectos, tensiones residuales y distorsiones. Debido a que la MMD funciona a temperaturas más bajas y controlables, también podría reducir el consumo de energía y facilitar la fabricación de piezas complejas.

Para probar cómo el calor afecta la calidad de las piezas, el equipo imprimió muestras a diferentes temperaturas de boquilla y del sustrato. A continuación emplearon microscopía para examinar la estructura de grano, la orientación cristalográfica y los poros microscópicos, y también realizaron ensayos mecánicos.

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Resultado clave: temperaturas más altas de la boquilla y del sustrato ralentizaron el enfriamiento, lo que dio lugar a granos más grandes y a una mayor porosidad. Temperaturas de procesamiento más bajas aceleraron el enfriamiento, produciendo estructuras de grano más finas y menos defectos. Los investigadores también observaron que el tamaño de grano y el nivel de defectos generalmente disminuían a medida que se añadían capas sucesivas, lo que sugiere que el entorno térmico cambia a lo largo del proceso de construcción.

Según los coautores Dr. Fan Wu y Dr. Wajira Mirihanage del Departamento de Materiales de la Universidad de Mánchester, comprender estos vínculos es esencial si la fabricación aditiva ha de utilizarse de forma más amplia en entornos industriales exigentes.

Comprender cómo las condiciones de procesamiento afectan la estructura interna de un componente impreso es esencial si las tecnologías de fabricación aditiva han de emplearse más ampliamente en aplicaciones industriales exigentes. Nuestro estudio muestra que ajustes relativamente pequeños en las temperaturas de fabricación pueden tener un impacto importante en la formación de defectos y en el desarrollo microestructural.

Incluso con algunos defectos presentes, las piezas impresas mostraron valores de dureza y módulo elástico dentro del rango esperado para la aleación de aluminio 4043, lo que las hace comparables a piezas fabricadas mediante procesos convencionales.

El artículo se titula «Evolución microestructural y formación de defectos en la aleación de aluminio 4043 durante la depositación de metal fundido», de Haole Qin et al., publicado en Materials & Design (2026) con DOI: 10.1016/j.matdes.2026.116508.