Aprovechamiento de residuos de la industria maderera peruana para el diseño y fabricación de componentes mecánicos de SiC y SiC/Si con geometrias complejas y alta precision dimensional usando técnicas avanzadas de impresión 3D de polvo cerámico e infiltración reactiva

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). La impresión 3D de polvo es una tecnología en desarrollo y está siendo cada vez más usada en la síntesis de nuevos materiales de ingeniería. Por otro lado, 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. Adicionalmente, se puede mencionar dos problemáticas involucradas: (i) la alta refractariedad de las partículas de SiC que dificulta obtener piezas con geometrías complejas y precisión dimensional, usando el método cerámico tradicional de sinterización (ii) lo complejo que resulta el mecanizado de piezas Bulk de SiC por métodos convencionales de corte, pulido, fresado, etc., para obtener geometrías complejas. 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, usando 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 impresas en 3D)