Metal

El ser humano ha fabricado objetos de metal a lo largo de milenios. Según el metal, los historiadores han descubierto algunos objetos que se remontan a miles de años antes de Cristo.

Los metales suelen ser materiales duros, opacos y brillantes que presentan una buena conductividad eléctrica y térmica. Aunque aproximadamente 91 de los 118 elementos de la tabla periódica son metales, pueden ser elementos, compuestos o aleaciones. Por lo general, son maleables, de modo que se les puede dar forma martillando o presionando sin que se rompan o agrieten. Los metales también son fusibles, lo que significa que pueden fusionarse o fundirse y presentan una ductilidad que permite estirarlos en forma de alambre fino. Por ello, los metales son una parte esencial de nuestras vidas en los edificios altos, la construcción de puentes, los automóviles, los electrodomésticos, las joyas, las herramientas, las tuberías, los ferrocarriles y muchos otros lugares.

La metalurgia es el motor del avance técnico de la metalurgia. Su objetivo es aplicar la ciencia que hay detrás del metal a la aplicación más adecuada, por ejemplo, en productos de consumo y manufacturados, transporte, ferrocarril, aeronáutica, marina y muchos otros campos. A medida que la tecnología de impresión 3D ha avanzado, también lo han hecho las opciones de metales aplicables. Se utilizan muchos procesos diferentes para dar forma al metal, como la fundición, la forja, el laminado, el revestimiento por láser, la extrusión, la sinterización, el mecanizado, la fabricación y la impresión 3D de metales para procesos de fabricación estándar.

Aluminio metálico

El aluminio es un metal blanco plateado, blando, no magnético y dúctil del grupo de los elementos químicos del boro. Las propiedades más destacadas del aluminio son su baja densidad y su resistencia a la corrosión mediante el fenómeno de la pasivación. Es el segundo metal más producido después del hierro, con una producción mundial de 31,9 millones de toneladas. El aluminio y sus aleaciones son fundamentales para la industria aeroespacial y están muy extendidos en los sectores del transporte y la construcción. Además, los envases, los contenedores de alimentos y bebidas, los artículos domésticos, los postes de alumbrado público, los mástiles de los barcos, las líneas de transmisión eléctrica y muchas otras aplicaciones, utilizan el aluminio.

Cobalto metálico

El cobalto es un elemento químico que se encuentra en la corteza terrestre sólo en forma combinada químicamente, excepto en los pequeños depósitos que se encuentran en las aleaciones de hierro meteórico natural. El elemento libre es un metal duro, lustroso y de color gris plateado. Desde la antigüedad, los creadores de joyas y pinturas han utilizado pigmentos azules a base de cobalto para dar un tinte azul característico al vidrio. La principal aplicación del cobalto es la producción de aleaciones de alto rendimiento empleadas por sus propiedades magnéticas, de resistencia al desgaste y de alta resistencia. Además, los fabricantes de baterías, catalizadores, pigmentos, colorantes y radioisótopos utilizan el cobalto.

Metal de hierro fundido

El hierro fundido es un grupo de aleaciones de hierro-carbono con un contenido de carbono superior al 2%, especialmente beneficioso por su temperatura de fusión relativamente baja. Aunque el hierro fundido tiende a ser frágil, su punto de fusión relativamente bajo, su buena fluidez, su colabilidad, su excelente maquinabilidad y su resistencia a la deformación y al desgaste lo han convertido en un material de ingeniería utilizado en un amplio espectro de aplicaciones, como tuberías, piezas estructurales y de maquinaria y de la industria del automóvil. También es resistente a la destrucción y al debilitamiento por oxidación. El carbono, el silicio, el manganeso, el cromo, el molibdeno, el titanio, el vanadio, el níquel y el cobre son algunos de los numerosos elementos de aleación.

Metal de fundición

El acero fundido se define como el acero fabricado mediante la fusión del hierro forjado en crisoles con carbón vegetal. Es similar a la fundición, con la principal diferencia del contenido de carbono. El acero fundido suele contener entre un 0,1-0,5% de carbono, mientras que el hierro fundido suele tener más de un 2% de carbono. El acero fundido presenta una mayor contracción que el hierro fundido y es más difícil de verter. Su contracción lo hace más susceptible a las tensiones, lo que requiere un proceso de inspección exhaustivo a lo largo del proceso de fundición y lo hace más intensivo en recursos.

Metal de aleaciones ferrosas

Las aleaciones ferrosas, también conocidas como ferroaleaciones, son aleaciones a base de hierro con una alta proporción de uno o más elementos como manganeso, aluminio o silicio. Se utilizan en la producción de aceros y aleaciones. El principal consumidor de aleaciones ferrosas de la industria siderúrgica las emplea por sus cualidades distintivas y sus funciones esenciales durante la producción.

Metal dorado

El oro es un metal precioso, brillante, de color amarillo ligeramente rojizo, denso, blando, maleable y dúctil en su forma más pura. Su principal uso industrial es como conector eléctrico en ordenadores y dispositivos eléctricos gracias a su gran maleabilidad, ductilidad, resistencia a la corrosión y a la mayoría de las reacciones químicas, y conductividad eléctrica. El oro también se utiliza en el blindaje de infrarrojos, la producción de vidrio coloreado, el pan de oro y la restauración de dientes. Además, la joyería lo utiliza a menudo. Algunas sales de oro y radioisótopos se siguen utilizando como antiinflamatorios en medicina y como aleaciones en odontología restauradora.

El metal de acero H

El acero H es un grado de acero europeo, optimizado específicamente para "productos planos de alta resistencia a la tracción".

Aleaciones de baja fusión metal

Las aleaciones de baja fusión, también llamadas aleaciones fusibles, son fácilmente fundibles a temperaturas relativamente bajas. Las aleaciones de baja fusión se utilizan más comúnmente como refrigerantes debido a su estabilidad bajo el calor. Pueden proporcionar una conductividad térmica mucho mayor que la mayoría de los demás refrigerantes, especialmente con aleaciones hechas con un metal de alta conductividad térmica como el indio o el sodio. También se utilizan para refrigerar reactores nucleares y en los aspersores automáticos contra incendios.

Molibdeno metálico

El molibdeno es un elemento químico de aspecto gris metálico. No existe como metal libre sino en varios estados de oxidación en los minerales y tiene el sexto punto de fusión más alto de todos los elementos. Como forma rápidamente carburos duros y estables en las aleaciones, el 80% de la producción mundial de molibdeno se utiliza en aleaciones de acero, incluidas las de alta resistencia y las superaleaciones. Su aplicación es más frecuente en el acero estructural, el acero inoxidable, los productos químicos, las herramientas, los aceros de alta velocidad, el hierro fundido, el metal elemental de molibdeno y las superaleaciones. En su estado elemental puro, el molibdeno también se utiliza como fertilizante, como analizador de la contaminación en las centrales eléctricas y en mamografías e imágenes médicas.

Níquel metálico

El níquel es un metal de color blanco plateado con un ligero tinte dorado, duro y dúctil. Predominantemente un metal de aleación, el uso principal del níquel es en aceros y fundiciones de níquel por sus propiedades de resistencia a la tracción y tenacidad, así como por su límite elástico. Los fabricantes también lo utilizan como aleación en los latones y bronces de níquel y lo alean con cobre, cromo, aluminio, plomo, cobalto, plata y oro. Las aleaciones de níquel más populares son Inconel, Incoloy, Monel y Nimonic. El níquel, comúnmente utilizado en las monedas tanto históricamente como en los tiempos modernos, también se utiliza como aleación de acero inoxidable en productos industriales y de consumo cotidiano, como los imanes de alnico, las baterías recargables, las cuerdas de las guitarras eléctricas, las cápsulas de los micrófonos, el revestimiento de las instalaciones de fontanería y aleaciones especiales como permalloy, elinvar e invar. También se utiliza para el revestimiento y como tinte verde en el vidrio.

Niobio metálico

El niobio, antes conocido como columbio, es un metal de transición blando, gris y dúctil que suele encontrarse en el pirocloro y la columbita. Brasil es el principal productor de niobio y ferroniobio, una aleación de niobio y hierro con un contenido de niobio del 60-70%. El niobio se utiliza principalmente en aleaciones, sobre todo en aceros especiales como los utilizados en los gasoductos. Aunque estas aleaciones contienen un máximo de 0,1% de niobio, este pequeño porcentaje aumenta la resistencia del acero. También es una superaleación esencial para los motores de reactores y cohetes por su estabilidad térmica. Además, varias aleaciones superconductoras que contienen titanio y estaño tienen niobio, por ejemplo, en los imanes superconductores de los escáneres de resonancia magnética. Otras aplicaciones del niobio son la soldadura, la industria nuclear, la electrónica, la óptica, la numismática y la joyería.

Aleaciones no ferrosas

Las aleaciones no ferrosas son aleaciones que no contienen hierro en cantidades apreciables. Aunque son más caras que las aleaciones ferrosas (de hierro), son conocidas por su ligereza, mayor conductividad, propiedad no magnética o resistencia a la corrosión. Los metales no ferrosos más importantes son el aluminio, el cobre, el plomo, el níquel, el estaño, el titanio, el zinc y las aleaciones de latón. Los metales preciosos como el oro, la plata y el platino y los metales exóticos o raros como el cobalto, el mercurio, el tungsteno, el berilio, el bismuto, el cerio, el cadmio, el niobio, el indio, el galio, el germanio, el litio, el selenio, el tantalio, el telurio, el vanadio y el circonio también son no ferrosos.

Metal de platino

El platino es un metal de transición denso, maleable, dúctil, muy poco reactivo, precioso y de color blanco plateado. Su escasez y su uso en aplicaciones esenciales lo convierten en un metal precioso caro. El platino es uno de los metales menos reactivos y tiene una notable resistencia a la corrosión, incluso a altas temperaturas; por tanto, es un metal noble. Las aplicaciones del platino incluyen convertidores catalíticos, equipos de laboratorio, contactos y electrodos eléctricos, termómetros de resistencia de platino, equipos de odontología y joyería.

Metal de plata

La plata es un metal de transición suave, blanco y brillante que presenta la mayor conductividad eléctrica, conductividad térmica y reflectividad de todos los metales. Aunque es más abundante que el oro, está clasificado desde hace tiempo como metal precioso. Históricamente se ha utilizado en la acuñación de monedas, pero hoy en día la plata se utiliza habitualmente para fabricar lingotes. Los paneles solares, la filtración de agua, la joyería, los adornos y la vajilla son ejemplos de aplicaciones de la plata. El sector industrial utiliza la plata para fabricar contactos y conductores eléctricos, espejos especializados, revestimientos de ventanas y para la catálisis de reacciones químicas. La fotografía, los rayos X, los desinfectantes, los catéteres y otros instrumentos médicos contienen compuestos de plata.

Metal de acero inoxidable

El acero inoxidable, también conocido como acero inox, es una aleación de acero con al menos un 10,5% de cromo en masa. La propiedad más notable del acero inoxidable es su resistencia a la corrosión. La aleación se muele en bobinas, láminas, placas, barras, alambres y tubos antes de pasar a aplicarse en la producción de equipos de manipulación de alimentos, utensilios de cocina, cubertería, instrumentos quirúrgicos, equipos industriales, grandes electrodomésticos, arquitectura, armas de fuego, impresión 3D y muchos otros productos.

El metal de acero

El acero es una aleación de hierro y carbono y otros elementos. Gracias a su gran resistencia a la tracción y a su bajo coste, es un componente importante utilizado en edificios, infraestructuras, herramientas, barcos, automóviles, máquinas, electrodomésticos y armas. Existen varias categorías de acero, como el acero largo, el acero plano al carbono, el acero para la intemperie (COR-TEN), el acero inoxidable y el acero de bajo fondo.

Metal tantalio

El tantalio, antes conocido como tantalio, es un metal de transición raro, duro, de color azul grisáceo y muy resistente a la corrosión. Gracias a su inercia química, es una sustancia valiosa para los equipos de laboratorio y un sustituto del platino. Hoy en día, los condensadores de tantalio de equipos electrónicos como teléfonos móviles, reproductores de DVD, consolas de videojuegos y ordenadores lo utilizan. Los fabricantes también lo utilizan para producir aleaciones y superaleaciones para componentes de motores a reacción, equipos de procesos químicos, reactores nucleares y piezas de misiles.

Metal de titanio

El titanio es un metal de transición lustroso, de color plateado, baja densidad y alta resistencia. Su resistencia a la corrosión en el agua de mar, en el agua regia y en el cloro lo convierte en uno de los metales más resistentes pero más costosos para la fabricación de piezas metálicas. La mayor parte del mineral de titanio se utiliza para pigmentos, aditivos y revestimientos tras ser refinado en dióxido de titanio. Además, las industrias aeroespacial y naval utilizan aleaciones de titanio por sus propiedades de solidez y resistencia, que las hacen aptas para aviones, blindajes, buques de guerra, naves espaciales y misiles. Debido a su mayor resistencia a la corrosión, las aplicaciones industriales del titanio incluyen tuberías soldadas y equipos de proceso (intercambiadores de calor, tanques, recipientes de proceso, válvulas) en las industrias química y petroquímica. La industria de la pulpa y el papel también utiliza el titanio, la soldadura por ultrasonidos, la soldadura por ola y los blancos para sputtering.

Además, el titanio es especialmente favorable en las aplicaciones de automoción y motociclismo, ya que su ligereza y alta resistencia y rigidez son esenciales. Los artículos de consumo producidos con titanio incluyen artículos deportivos, gafas y joyas. La aplicación especializada del titanio incluye las industrias médica y de almacenamiento de residuos nucleares.

Acero para herramientas

El acero para herramientas hace referencia a diversos aceros al carbono y aleados que son especialmente adecuados para la fabricación de herramientas. Su idoneidad se basa en su excepcional dureza, resistencia a la abrasión y a la deformación, así como en su capacidad para mantener el filo de corte a temperaturas elevadas. En consecuencia, los aceros para herramientas son adecuados para dar forma a otros materiales, por ejemplo, para cortar, prensar, extrudir y acuñar metales y otros materiales. También se utilizan habitualmente en la producción de moldes de inyección por su resistencia a la abrasión, que es un criterio importante para un molde que será esencial para producir cientos de miles de moldes de un producto o pieza.

Metal de tungsteno

El tungsteno es un elemento libre y un metal raro que se encuentra de forma natural en la Tierra, casi exclusivamente en compuestos químicos. La robustez del tungsteno es realmente notable; tiene el punto de fusión más alto de todos los elementos, el segundo punto de ebullición más alto y es 19,3 veces más denso que el agua. El tungsteno se utiliza principalmente para producir materiales duros, sobre todo carburo de tungsteno, así como en aleaciones y acero. Los fabricantes de electrónica, nanohilos y armamento lo utilizan. También hay aplicaciones como pesas, contrapesos, lastres en yates y aviones, coches de carreras de Fórmula 1 y NASCA.

Zinc metálico

El zinc es un elemento químico que presenta un solo estado de oxidación normal y tiene un color blanco azulado y brillante. Está clasificado como un metal diamagnético y es duro y quebradizo a la mayoría de las temperaturas, pero se vuelve maleable entre 100 y 150 °C. El zinc también es un buen conductor de la electricidad. Una de sus principales aplicaciones es el revestimiento de hierro (galvanizado en caliente) por su resistencia a la corrosión. También se utiliza en baterías eléctricas, pequeñas piezas de fundición no estructurales y aleaciones como el latón. El zinc es una aleación estándar del latón. El sector industrial lo produce en forma de compuesto. Asimismo, es un mineral esencial para la salud de los seres humanos, los animales, las plantas y los microorganismos.

Metal de circonio

El circonio es un metal de transición lustroso, blanco grisáceo, blando, dúctil y maleable que es sólido a temperatura ambiente, aunque es duro y quebradizo a menor pureza. Es muy resistente a la corrosión por álcalis, ácidos, agua salada y otros agentes. Utilizado principalmente como refractario y opacificante, pequeñas cantidades de circonio se emplean también como agente de aleación por su gran resistencia a la corrosión. Las aplicaciones de alta temperatura y biomédicas podrían utilizar el circonio como compuesto. Las industrias nuclear, espacial y aeronáutica podrían utilizarlo como metal. La imagen médica emplea sus isótopos.
 

Los metales para el proceso de fabricación de la impresión 3D tienen restricciones en comparación con los metales estándar.

El aluminio puede imprimirse en 3D con polvo de aluminio sinterizado por un láser para producir piezas metálicas de uso final que son igual de buenas que los modelos mecanizados. Puede utilizarse para piezas funcionales completas, piezas de repuesto y joyas. Las dos principales técnicas de impresión 3D para el aluminio son el sinterizado directo de metales por láser (DMLS) y la fusión selectiva por láser (SLM). En contraste con el aluminio fresado brillante tradicional, el aluminio impreso en 3D es un poco más gris y mate con una superficie ligeramente más áspera y menos definida. Los modelos de aluminio son robustos, precisos y pueden tener tamaños de rasgos tan pequeños como 0,25 mm.

El latón es una aleación de cobre y zinc que se utiliza con frecuencia en los instrumentos musicales por sus propiedades acústicas y su ductilidad. Hay muchas aplicaciones que buscan un sustituto económico de los metales preciosos que lo utilizan. En la impresión 3D, el latón se suele utilizar para producir miniaturas detalladas, esculturas, joyas o pruebas de preimpresión (para dar forma antes de fabricar con oro o plata). El latón es una alternativa económica al oro. La impresión 3D en cera y la fundición a la cera perdida son técnicas utilizadas para construir diseños en latón. Puede revestirse con un acabado natural, chapado en oro amarillo, chapado en oro rojo o rodiado, cromado o pulido en color negro.

El bronce es una aleación basada en el cobre y es un material asequible y robusto para la impresión de metales. En la impresión 3D, el bronce se suele utilizar para producir miniaturas detalladas, esculturas, joyas o pruebas de preimpresión (para dar forma antes de hacer oro o plata). La impresión 3D en cera y la fundición a la cera perdida son técnicas utilizadas para construir diseños en bronce. Se puede recubrir con un revestimiento de PU pulido o natural o dejarlo al natural y sin recubrir.

El cobre es un metal blando, maleable y dúctil con una conductividad térmica y eléctrica muy elevada. Conocido por su color rojizo y su deslustre verdoso, es asequible para los modelos de impresión 3D. Normalmente, el cobre se utiliza en la impresión 3D para producir pequeños modelos decorativos como monedas, medallas, conectores o estatuas. La impresión 3D en cera y la fundición a la cera perdida son técnicas utilizadas para construir diseños en cobre. Se pule después de la impresión 3D, pero también es muy susceptible de empañarse.

El metal industrial es adecuado para prototipos y piezas de uso final con diversos metales y aleaciones. Los metales industriales se sinterizan con láser a partir de polvo metálico, incluyendo aluminio, acero inoxidable, bronce y cromo-cobalto. También es adecuado para diseños complejos con detalles intrincados, piezas mecánicas y piezas móviles y ensambladas. El principal inconveniente es que las cavidades dentro de un plano requieren el uso de agujeros de escape.

El oro es un material adecuado sobre todo para la impresión de joyas en oro macizo de 14k o 18k mezclado con una aleación para mayor durabilidad. Los fabricantes utilizan la impresión 3D en cera y la fundición a la cera perdida para producir modelos de oro. El oro de 14K y 18K puede imprimirse en 3D en tres colores dorados: amarillo brillante, rojo y blanco.

El acero inoxidable de alto nivel de detalle proporciona un nivel significativo de detalle y resistencia a los modelos impresos en 3D, lo que lo hace adecuado para figurillas en miniatura, joyas, pernos, llaveros, tornillos y mucho más. La técnica de impresión 3D utilizada con el acero inoxidable de alto detalle implica una impresora de inyección de tinta de precisión que une capas de granos ultrafinos de polvo de acero inoxidable. Los servicios de impresión 3D pueden darles un acabado mate, satinado o brillante.

Los modelos impresos en 3D de plata de ley están compuestos por un 92,5% de plata pura y un 7,5% de otro metal, normalmente cobre. La plata es muy maleable y presenta una conductividad eléctrica y térmica muy alta. La plata de ley es una aleación estándar en la fabricación de joyas, que es donde se suele aplicar a la impresión 3D. Los anillos, pendientes y pulseras son los objetos de joyería impresos en 3D más comunes. La impresión 3D en cera y la fundición a la cera perdida son técnicas utilizadas para producir modelos de plata esterlina. Los modelos de plata de ley impresos en 3D pueden tener un acabado brillante, de alto brillo, antiguo, con chorro de arena o satinado.

Los modelos de acero impresos en 3D se imprimen en polvo de acero infundido con bronce. El acero es la forma más asequible de impresión en metal y es muy resistente y adecuado para objetos muy grandes. Se suele utilizar para producir piezas totalmente funcionales, piezas de repuesto y joyas. La técnica de impresión 3D utilizada con el acero consiste en unir capas de polvo de acero. Las opciones de acabado incluyen el pulido sin pulir, el pulido natural, el chapado en oro sin pulir, el pulido negro, el negro sin pulir o el pulido marrón.

Los modelos de titanio impresos en 3D se imprimen en polvo de titanio sinterizado por un láser para producir piezas metálicas de uso final que son igual de buenas que los modelos mecanizados. El titanio impreso en 3D es un poco más gris y más mate, con una superficie ligeramente más áspera y menos definida que el titanio fresado brillante tradicional. Los modelos de titanio impresos en 3D son robustos, precisos y de hasta 0,25 mm. Son ideales para la impresión 3D de piezas totalmente funcionales, piezas de repuesto y joyas. Las dos principales técnicas de impresión 3D para el titanio son el sinterizado directo de metales por láser (DMLS) y la fusión selectiva por láser (SLM).