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En UTalca exploran fabricación aditiva mediante impresora 3D de metales diseñada y construida en Facultad de Ingeniería

Publicado el 14 de November del 2022

Investigación busca caracterizar y desarrollar aleaciones livianas de alto rendimiento mediante aluminio reciclado, el que será utilizado para la fabricación de piezas, a través de impresión 3D de metales. La iniciativa busca aportar a la economía circular mediante la manufactura aditiva.


Fotografía general: El equipo está constituido por (de izq. A der.) Sebastian Rojas, Sebastian Roca, Yercko Alba, Cristian Carreño, Ambrosio Olivos, Álvaro Salinas, Cristóbal Montalba, y Jaime Reyes.


Curicó, noviembre de 2022.  Luego de varios años de investigación y de vinculación con la industria, el equipo de trabajo dirigido por Cristóbal Montalba, académico de la Universidad de Talca, ha logrado estudiar el aluminio secundario (o reciclado), en sus distintas formas (sólido, polvo y viruta), para darle una segunda vida útil, a través de una impresora 3D de metales, única en la región, la que fue diseñada y construida en la Facultad de Ingeniería de la casa de estudios maulina.

“Este proyecto abrirá oportunidades para dar valor agregado a los residuos provenientes del aluminio, y, además, permitirá su utilización en aplicaciones de alta tecnología, como la manufactura aditiva”, explica Montalba, quien encabeza al equipo conformado por académicos y estudiantes de pre y postgrado del Departamento de Tecnologías Industriales.

De acuerdo al investigador, la puesta en marcha de esta impresora constituye un hito de gran relevancia, ya que - gracias a ello - ahora es posible contar con una línea de procesos completa: “Podemos diseñar aleaciones primarias y secundarias (recicladas), y las podemos fabricar mediante procesos de fundición y pulvimetalurgia, alambres a utilizar en el banco de impresión 3D”, asegura el académico.

Por su parte, Javier Muñoz, decano de la Facultad de Ingeniería expresa que “para nuestra facultad es fundamental contribuir al desarrollo de investigaciones pioneras en la región y en el país, y para ello se ha buscado impulsar fondos de apoyo internos, que permitan obtener el mejor de los resultados”.

La investigación lleva dos años en curso, y ha sido financiada gracias al Fondecyt de Iniciación del investigador responsable, y por medio de recursos otorgados por el Consorcio MacroFacultad. Además, ha contado con el apoyo de empresas privadas como Metalbrass, entidad que aportó el material inicial para hacer las primeras pruebas.


Funcionamiento electrónico

Sebastián Rojas es el ingeniero civil mecatrónico que estuvo a cargo de la optimización de la impresora, es decir, de los componentes electrónicos que comandan el equipo. Para ello, incorporó una tarjeta controladora y drivers que otorgan los comandos y pasos a seguir a los motores, fuentes de poder, y a la interfaz que comunica el operador con la máquina. Es esta última la que entrega los distintos parámetros, para que, por medio de una pantalla táctil, el operario pueda acceder a los parámetros, modificarlos y monitorearlos.

“Mi participación fue a través de la automatización de los procesos de la máquina, lo que quiere decir, otorgarle inteligencia a los distintos adaptadores que intervienen, para generar el movimiento, y los resultados esperados”. Para ello, utilizó una interfaz que está conectada a un microcontrolador – que es como el cerebro - que da las instrucciones que permiten que la máquina se mueva. Además, es posible monitorear algunas variables de interés como la corriente y voltaje de la máquina, con el fin de mejorar los cordones de soldadura.


Industria 4.0 para la economía circular

“Lo interesante de esta impresora es que está hecha 100 % en la UTalca”, complementa Jaime Reyes, estudiante del Programa de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con mención en Ingeniería Mecánica de la UTalca, quien es parte del equipo.

Reyes explica que la impresora surgió a partir de una tesis de pregrado de la Facultad de Ingeniería, que buscaba crear un equipo de CNC (torno de control numérico), el cual, se fue modificando y adaptando, para fabricar piezas complejas a partir de material fundido.

El proceso con el que basa su funcionamiento es WAAM (por sus siglas en inglés; Wire-Arc Additive Manufacturing - Manufactura aditiva de arco-alambre), lo que es básicamente un proceso de alambre continuo que se va incorporando a la soldadura de tipo MIG (soldadura por arco eléctrico entre un electrodo metálico continuo o alambre y la pieza de trabajo).

En general lo que se busca en esta etapa es establecer y construir capa por capa distintas geometrías 3D, las que se caracterizarán para determinar y optimizar las aleaciones diseñadas a partir de material metálico reciclado. Cabe mencionar que este proceso se conoce como “fabricación aditiva”, y hace referencia al proceso de fabricación en el que una pieza se construye añadiendo capas de material, unas sobre otras. “Actualmente estamos haciendo pruebas, y hemos observado avances bastantes promisorios, que serán parte de mi tesis de postgrado”, explica Reyes.

Desde un punto de vista comercial, el objetivo será, por un lado, replicar este equipo, tal como las máquinas de inversión de polímeros que resultan más comunes en la industria, y, por otro lado, disminuir los costos de fabricación en impresión 3D, todo esto a través de la incorporación de manufactura inteligente (o industria 4.0).