Aprovechamiento de aserrín de la industria maderera para la posible fabricación de carburo de silicio con geometrías complejas y alta precisión dimensional usando técnicas avanzadas de impresión 3D de polvo cerámico e infiltración reactiva

Abstract

El carburo de silicio (SiC) es uno de los materiales cerámicos de ingeniería que destaca por sus excelentes propiedades físico-mecánicas, entre ellas tenemos: alta dureza (cercana a la del diamante), excelente estabilidad dimensional y química en ambientes corrosivos y elevada resistencia a la fluencia a altas temperaturas. Sin embargo, el método convencional de fabricación del SiC tiene una grave problemática ambiental, debido a (i) la necesidad de grandes cantidades de energía (normalmente derivada del petróleo) para llegar a la temperatura de procesamiento (típicamente 2500 ºC), y (ii) la reacción química que da lugar a la formación del SiC tiene como subproductos al CO y CO2. Por otro lado, la manufactura aditiva está siendo considerada una tecnología revolucionaria para la obtención piezas y componentes mecánicos con geometrías complejas y alto nivel de precisión dimensional. La impresión 3D es el resultado del desarrollo de la manufactura aditiva y nace de la necesidad de contar con una herramienta versátil y económica de apoyo al modelamiento y prototipado en ingeniería. Al principio, la impresión 3D se centró en los materiales poliméricos como material de aporte, sin embargo, a medida que se verificó el gran potencial de esta tecnología, muchos investigadores se vienen enfocando en ampliar el alcance de la impresión 3D, logrando construir y validar impresoras que usan otro tipo de materiales (cerámicos, metálicos y compuestos). Por lo tanto, en el presente proyecto se busca el aprovechamiento de residuos de la industria maderera peruana para el diseño y fabricación de componentes mecánicos (consumibles para la industria) de SiC y SiC/Si con geometrías complejas y alta precisión dimensional, técnicas avanzadas de impresión 3D de polvo cerámico (carbón obtenido por calcinación en vacío de residuo de madera) e infiltración reactiva (de silicio metálico en preformas de carbón) a través de una propuesta novedosa para obtener alta precisión dimensional gracias a la manufactura aditiva.