Formlabs desarrolló la Alumina 4N Resin para responder a la necesidad de un proceso de trabajo para cerámica técnica que no fuera excesivamente caro ni complicado. Antes, las cerámicas hechas para la impresión 3D solo estaban disponibles para sistemas que cuestan más de 250 000 € y traían consigo procesos de trabajo complejos que limitaban la capacidad de los usuarios de producir piezas de cerámica impresas en 3D de forma fiable, repetible y asequible.

La Alumina 4N Resina aborda estos desafíos combinando la ingeniería que hay detrás de las cerámicas técnicas con la facilidad de uso, la fiabilidad y el precio asequible de las impresoras 3D de Formlabs.

La Alumina 4N Resin, como cualquier cerámica técnica, se puede usar para aplicaciones que requieren una resistencia a temperaturas extremas, productos químicos o electricidad. En este tipo de trabajos casi siempre se ha usado cerámica, pero por lo general, las cerámicas impresas en 3D no han podido igualar las propiedades mecánicas de las piezas de cerámica fabricadas de forma tradicional. La Alumina 4N Resin, con su pureza del 99,99 %, puede alcanzar la resistencia térmica y química que se necesita en usos muy complejos.

Aunque sigue habiendo muchas aplicaciones en las que las piezas de cerámica tradicionales resultan rentables, las cerámicas imprimibles en 3D como la Alumina 4N Resin dan mejores resultados en situaciones con geometrías complejas, cambios continuos en iteraciones o personalización.

Combinar el proceso de trabajo intuitivo de las impresoras SLA de Formlabs con la Alumina 4N Resin crea un medio completamente nuevo para producir piezas cerámicas de alto rendimiento, que antes solo eran posibles con la costosa ayuda de contratistas o con impresoras 3D de cerámica (dedicadas) cien veces más caras con procesos de trabajo complejos.

1. Impresión 3D: La Alumina 4N Resin se imprime en las impresoras Form 4 y Form 3/+ en capas de 50 micras. Debido a la gran resistencia que tienen las piezas sin poscurar, la herramienta para retirarla de la Stainless Steel Build Platform debe ser delgada, como una cuchilla.
2. Lavado: Después de que las piezas se retiren de la base de impresión, utiliza la Ceramic Wash Solution para limpiar las piezas y quitar los soportes (mediante lijado en húmedo). El disolvente se puede utilizar en las cubetas del Finish Kit o de la Form Wash. Para lijar una pieza en húmedo: 
   1. Usa papel de lija de grano 80 para un lijado agresivo
   2. Usa papel de lija de grano 320 para un lijado general
   3. Usa papel de lija de grano 1000 para un lijado delicado
3. Secado: Elimina el disolvente sobrante con aire comprimido antes de secar las piezas por completo durante la noche o, si el tiempo disponible es limitado, en un horno. Encontrarás las instrucciones de lavado y secado completas en la Guía de inicio rápido de la Alumina 4N Resin.
4. Desaglomerado y sinterizado: Mueve las piezas al horno de desaglomerado y sinterízalas en el horno para el paso final del proceso. Para obtener las propiedades óptimas de los materiales, sigue al pie de la letra las instrucciones del programa de cocción, que encontrarás aquí.

La alúmina, como muchas otras cerámicas, se utiliza a temperaturas extremadamente elevadas que con frecuencia superan el punto de fusión de la mayoría de los metales, incluidos todos los aceros y hasta las superaleaciones de níquel. Entender cómo se comporta a estas temperaturas es esencial y marca la diferencia entre triunfar o fracasar con una pieza.

El punto de fusión de la alúmina es de más de 2000 °C, pero el material empieza a combarse y perder su resistencia antes de llegar a ese punto. La ficha técnica de Formlabs recomienda una temperatura máxima de uso de 1500 °C, pero el objetivo de este experimento es mostrar que, en función del uso al que esté destinado, se puede tener éxito con el material a temperaturas mucho más altas.

Realizar ensayos a temperaturas elevadas es considerablemente difícil y a menudo requiere equipamiento caro para dar resultados útiles. A pesar de ello, los ensayos de combadura son bastante sencillos y se pueden usar para tener una idea básica de cómo puede comportarse el material a temperaturas altas.

Las barras que se usaron para esta prueba se imprimieron con las medidas que se muestran en la imagen anterior, es decir, haciéndolas muy delgadas a propósito para que mostrasen la mayor flexión posible (probablemente, una barra más gruesa apenas habría mostrado algo de flexión). El ensayo se ilustra en la siguiente gráfica y está compuesto por una barra delgada tendida a lo largo de un vano de 90 mm con dos soportes triangulares a cada lado y algo de solapamiento para que la pieza no se saliera de los soportes por combarse mucho a altas temperaturas.

La barra se midió antes y después de la cocción, colocándola de forma que cualquier deformación previa a la prueba se dirigiera hacia abajo y solo la gravedad afectase a la combadura. Todo esto se midió usando una tabla de granito y un calibre de altura, determinando la altura de la barra en los dos extremos y la altura de combadura máxima encontrando la altura que pasaba por muy poco por debajo del calibre de altura.

Todas las barras se cocieron de forma normal en un principio, siguiendo el ciclo de cocción recomendado de dos hornos. A continuación, el ensayo de combadura siguió un proceso uniforme, calentando la pieza 5 °C/min hasta llegar a 400 °C por debajo de la temperatura objetivo, para después calentar la pieza 2 °C/min hasta la temperatura objetivo, manteniendo el calentamiento posteriormente durante dos horas. Las versiones de esta cocción para 1600 °C y 1200 °C se muestran en la gráfica siguiente.

El ensayo se llevó a cabo hasta los 1700 °C, dando los resultados que mostramos en la gráfica que hay a continuación. Repetir el ensayo a temperaturas específicas dio resultados muy parecidos, con casi ninguna variación que resultara estadísticamente significativa. 

Sin embargo, los cambios de distancia absoluta no son necesariamente los datos más representativos. Se puede realizar una medición más representativa construyendo un ángulo entre los puntos de soporte y el área combada. Esto también tiene la ventaja de ser ligeramente más aplicable a más situaciones. El ángulo se muestra a continuación, así como los resultados reales.

Los ensayos con la Alumina 4N Resin a altas temperaturas muestran que es muy resistente a combarse. La pieza de 2,6 mm se combó menos de un grado a 1600 °C, incluso sobre un vano sin soportes 30 veces más largo que la altura de la pieza.

La Alumina 4N Resin es perfecta para piezas que se usan a temperaturas extremas, y a temperaturas "bajas" de menos de 1400 °C, no se combará ni se deformará en absoluto. Esto, junto con sus otras propiedades (gran resistencia eléctrica, resistencia química y baja permeabilidad) hace que sea un material ideal para muchas aplicaciones de ingeniería que antes eran inalcanzables para las piezas impresas en 3D.

Si quieres hablar de si la Alumina 4N Resin sería adecuada para tu trabajo, ponte en contacto con nuestro equipo de especialistas.