AlSi10Mg en polvo: Una reseña técnica

Resumen del polvo de AlSi10Mg

AlSi10Mg es un polvo de aleación de aluminio compuesto principalmente de aluminio junto con silicio y magnesio como los principales elementos de aleación. Es ampliamente utilizado en metal fabricación aditiva, también conocida como impresión en 3D, debido a su excelente resistencia, durabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión.

El polvo de AlSi10Mg se puede procesar mediante Fusión selectiva por láser (SLM), Fusión por haz de electrones (EBM) y el sinterizado directo por láser metálico (DMLS) para crear piezas metálicas complejas con detalles precisos y geometrías personalizadas. Sus propiedades lo hacen adecuado para aplicaciones aeroespaciales, automotrices, médicas e industriales.

Este artículo ofrece una vista técnica general de los polvos AlSi10Mg que incluyen su composiciones, propiedades, aplicaciones, precios, proveedores y otros datos clave para ingenieros de materiales, diseñadores de productos y profesionales de la impresión 3D.

Detalles clave del polvo de AlSi10Mg:

• Composición:?Aluminio con 9-11% de silicio, 0.2-0.45% de magnesio
• Forma de la partícula:?Esférico, alta fluidez
• Rango de tamaño:?15-45 micras
• Densidad:2,67 g/cm3
• Punto de fusión:?~615¡«C
• Fuerza:¿Medio alto?
• Aplicaciones:?Aeroespacial, automotriz, impresión 3D industrial

Composición del polvo de AlSi10Mg

La composición del polvo de AlSi10Mg consiste principalmente de aluminio con adiciones de silicio y magnesio como elementos de aleación. El intervalo de composición nominal se muestra a continuación:

Elemento	Porcentaje de peso
Aluminio (Al)	Base/restante
Silicio (Si)	9-11%
Magnesio (Mg)	0.2-0.45%
Otros (Fe, Mn, etc.)	< 0.55 % en total

Se agrega silicio al aluminio para mejorar la moldeabilidad y realzar las propiedades mecánicas como el límite elástico y la dureza. Aumenta la fluidez durante la fusión y mejora las características de alimentación.

La adición de magnesio da lugar a un endurecimiento por precipitación que fortalece la aleación mediante el tratamiento térmico. El magnesio también mejora la resistencia a la corrosión.

Puede haber trazas de hierro, manganeso y otros elementos presentes como impurezas hasta un 0,55% máximo. Se pueden variar los niveles de aleaciones adicionadas según el rango para adaptar las propiedades a los requisitos requeridos de la aplicación.

Tabla: Rango de composición nominal del polvo de aleación AlSi10Mg

Elemento	Peso mínimo %	Peso máximo %
Aluminio	Saldo.	Saldo.
Silicio	9	11
Magnesio	0.2	0.45
Otro	–	0.55

Propiedades del polvo de AlSi10Mg

AlSi10Mg presenta propiedades que la hacen adecuada para aplicaciones exigentes en los sectores aeroespacial, automotriz e industrial. Las propiedades clave se resaltan a continuación:

Propiedades Mecánicas

• Alta resistencia y dureza
• Buena ductilidad en estado recocido
• Excelente soldabilidad
• Alta resistencia a la fatiga

Propiedades físicas

• Densidad: 2.67 g/cc
• Punto de fusión: ~615¡«C
• Conductividad térmica: 130 W/m-K
• Coeficiente de expansión térmica: 21-24 x 10^-6 K^-1

Otro

• Buena resistencia a la corrosión
• Excelente imprimibilidad y acabado superficial
• Biocompatible según las normas ISO 10993 y ASTM F67
• No magnético

La densidad es comparable a la de las aleaciones de aluminio como AlSi12 y AlSi7Mg. El punto de fusión también es similar a las aleaciones de fundición Al-Si estándar. Estas propiedades permiten el procesamiento y la consolidación mediante sinterización y fusión.

Tabla: Resumen de las propiedades clave del polvo de AlSi10Mg

Propiedad	Valores típicos
Densidad	2,67 g/cc
Punto de Fusión	~615¡«C
Conductividad térmica	130 W/m-K
Resistividad eléctrica	4-8 x 10^-8 ´Îm
Módulo de Young	70-80 GPa
Coeficiente de Poisson	0.33
Resistencia elástica	215-365 MPa
Resistencia a la tensión	330–430 MPa
Elongación	8-10%
Dureza	80-100 Brinell

Nota: Las propiedades dependen de la composición precisa, el método de fabricación, la orientación de la construcción, el tratamiento térmico, etc. Los valores mostrados son los típicos o estándares.

Las propiedades mecánicas, como el alto límite elástico y la alta resistencia a la tracción junto con una buena ductilidad, hacen que la aleación AlSi10Mg sea adecuada para piezas de alto rendimiento en todas las industrias. La aleación se puede endurecer por envejecimiento para mejorar aún más su resistencia. Se logra una excelente resistencia a la corrosión mediante la adición de silicio, lo que crea una capa protectora de óxido. En general, la aleación AlSi10Mg proporciona una combinación versátil de propiedades para la fabricación aditiva de metal.

Aplicaciones del polvo AlSi10Mg

Las características livianas, resistentes e imprimibles del polvo de AlSi10Mg lo convierten en una de las aleaciones más utilizadas en la fabricación aditiva. Algunas de sus aplicaciones típicas incluyen:

Aeroespacial: Álabes de turbina, conductos de cohetes, soportes estructurales, componentes de satélite, piezas de UAV

Automóviles: Piezas del tren motriz, pistones, turbocompresores, intercambiadores de calor

Industrial: Robótica, herramientas, plantillas y dispositivos, ejes de transmisión

Médico: Implantes ortopédicos, prótesis, instrumentos quirúrgicos

Otros: Disipadores térmicos, colectores hidráulicos, carcasas, canales de refrigeración

AlSi10Mg permite geometrías optimizadas y complejas que mejoran el rendimiento y la eficiencia en las aplicaciones anteriores. Las estructuras finas que se pueden hacer con la impresión 3D mejoran la transferencia de calor, el flujo de fluidos y otras propiedades.

La excelente relación entre resistencia y peso de AlSi10Mg reduce el peso del componente y mantiene el desempeño mecánico. Esto ayuda a mejorar el ahorro de combustible en vehículos y bajar los costos de lanzamiento en aplicaciones espaciales.

Tabla: Resumen de aplicaciones de AlSi10Mg en diversas industrias

Sector	Aplicaciones típicas
Aeroespacial	Álabes de turbina, soportes estructurales, toberas de cohete, satélites
Automovilístico	Grupo motopropulsor, pistones, turbocompresores, intercambiadores de calor
Industrial	Robótica, utillaje, dispositivos de sujeción, aparatos de fijación
Médico	Implantes ortopédicos, prótesis
General	Disipadores térmicos, colectores hidráulicos, carcasas

AlSi10Mg es un material certificado para aplicaciones aeroespaciales que cumplen con normas como AMS4967 y AMS4169. Las extensas cualificaciones y pruebas validan su rendimiento en entornos extremos. La biocompatibilidad según ISO 10993 y ASTM F67 permite su uso en dispositivos médicos e implantes. En general, AlSi10Mg ofrece una solución de material liviano y versátil para aplicaciones críticas.

Procesabilidad del polvo de AlSi10Mg

El polvo AlSi10Mg puede procesarse mediante los principales métodos de fabricación aditiva de metal, como:

• Fusión selectiva por láser (SLM)
• Sinterizado selectivo por láser sobre metal (SLM)
• Fusión por haz de electrones (EBM)

Métodos basados en láser: SLM y DMLS utilizan un láser de alta potencia para fusionar selectivamente regiones de una plataforma de polvo e ir montando piezas capa por capa. El material consolidado tiene propiedades comparables a las de las aleaciones de aluminio convencionales. SLM normalmente emplea una mayor potencia de láser para fundición completa. DMLS utiliza menor potencia para sinterizar partículas de polvo.

Fusión por haz de electrones: EBM utiliza un haz de electrones como fuente de calor para derretir y fusionar el material. Puede conseguir ritmos de construcción más altos que los procesos láser ya que fusiona cada capa rápidamente. Las propiedades del material son similares a las de SLM y DMLS.

Parámetros de Impresión: Parámetros SLM típicos: Potencia láser 175-350 W, Velocidad de exploración 700-1500 mm/s, Espesor de capa 20-100 µm. Para EBM: Potencia del haz 3-7 kW, Velocidad de exploración 1000-2500 mm/s, Espesor de capa 50-200 µm.

Otros métodos: El polvo de AlSi10Mg también se puede utilizar en inyección de aglutinante donde un aglutinante líquido se deposita selectivamente para formar la forma. A continuación, se sinteriza la pieza “verde”. También es posible la deposición por pulverización en frío.

Mesa: Procesos de FA compatibles con polvo de aleación AlSi10Mg

Proceso	Fuente de Calor	Descripción
SLM	Láser	Fusión selectiva por láser
DMLS	Láser	Sinterización láser directa de metal
MBE	Haz de electrones	Fusión por haz de electrones
Inyección de aglomerante	Agente ligador líquido	Fijador impreso, luego sinterizado
Aspersión en frío	Cinética	Polvo pulverizado sobre un sustrato

El polvo AlSi10Mg tiene una alta absorción del haz láser/de electrones, y una excelente densidad de flujo y empaque. Esto da como resultado una buena capacidad de dispersión en el lecho de polvo y una fusión/sinterización eficiente. El tamaño de partícula y la morfología esférica también desempeñan un papel clave.

En general, AlSi10Mg ofrece una excelente capacidad de procesamiento en PBF y métodos relacionados para fabricar geometrías complejas con buen acabado superficial y resolución de características.

Características y calidad del polvo

El polvo AlSi10Mg utilizado en procesos AM presenta las siguientes características:

• Morfología de polvo esférico con superficie lisa
• Fluidez con mínima aglomeración
• Densidad aparente ~1.2-1.6 g/cc
• Densidad del grifo ~2,2-2,7 g/cc
• Distribución uniforme de la composición
• Alta pureza con baja porosidad interna
• Distribución controlada del tamaño de las partículas

Forma de la partícula: La forma esférica del polvo permite un buen flujo y espaciabilidad en el lecho de polvo. Como resultado se obtiene una fusión y propiedades de material uniformes. Por lo general, la atomización de gas se usa para lograr una esfericidad >90%.

Fluidez: Los polvos con alta fluidez se extienden de forma uniforme y se compactan densamente en plataformas de lecho de polvo. Los caudales de 23 a 27 s/50 g a través del embudo Hall son los valores habituales.

Tamaño de las partículas: La distribución del tamaño de las partículas es generalmente de 10 a 45 ×m o de 15 a 45 ×m. Unas partículas más grandes de ~35 a 45 ×m mejoran la fluidez, mientras que unas partículas más pequeñas de ~15 a 25 ×m aumentan la densidad y la resolución.

Control de composiciones: Un control cuidadoso del compuesto dentro de las especificaciones maximiza el rendimiento del material. Se asegura una distribución uniforme de los elementos de aleación.

Pureza: Alta pureza con baja porosidad e inclusiones evita defectos de procesamiento. Contenido de oxígeno <1000 ppm.

Tabla: Características y propiedades típicas de los polvos de AlSi10Mg

Parámetro	Valor Típico	Rol (función)
Forma de las partículas	Esférico >90%	Fluidez, densidad
Tamaño de partícula (Ã × m)	15-45	Densidad, resolución
Caudal (s/50g)	23-27	Embalaje del lecho de polvo
Densidad aparente (g/cc)	1.2-1.6	Reciclabilidad
Densidad aparente (g/cc)	2.2-2.7	Densidad en verde
Pureza	>99,5 %	Reducción de defectos
Oxígeno (ppm)	<1000	Fusión limpia

Parámetros como la distribución del tamaño de partícula (PSD) y el cociente de Hausner indican la calidad del polvo. El control estricto sobre la atomización de gas resulta en una consistencia alta de lote a lote. Se suministra el polvo con el informe de composición y los certificados de análisis (COA) específicos de cada lote.

Proveedores de polvo AlSi10Mg

Algunos de los principales proveedores globales de polvos de AlSi10Mg para M.A. incluyen:

AP&C

• Nombre comercial: Polvo de aluminio atomizado 5056
• Rango de tamaño (Ã×m): 15-45, 23-53
• Empaquetado: Botellas de 5 kg a cajas de 1 toneladas métricas con Argón

GE Additive

• Nombre del producto: AlSi10Mg
• Rango de tamaño (Ã × m): 15-45
• Envase: botellas de 10 kg con argón

Sandvik Osprey

• Producto: Osprey AlSi10Mg
• Partículas: Esféricas, D50 40 ×m
• Envase: Botellas rellenas de argón

Tecnología LPW

• Producto: Polvo AM AlSi10Mg
• Rango de tamaño (Ã × m): 15-45
• Envase: 2 botellas de 12 kg en argón

SLM Solutions

• Producto: SLM AlSi10Mg
• Rango de tamaño (Ã × m): 15-45
• Presentación: Bidones de 10 litros, Botellas de 2 Kg

Tabla: Especificaciones y proveedores de polvo de AlSi10Mg

Proveedor	Producto	Tamaño (×m)	Empaquetado
AP&C	Al 5056 atomizado	15-45	Botellas/cajas con arroba.
GE Additive	AlSi10Mg	15-45	Cilindros de 10 kg con Ar
Sandvik Osprey	Osprey AlSi10Mg	D50 40	Botellas de argón.
LPW	AlSi10Mg AM	15-45	2-12 botellas de kg en Ar
SLM Solutions	SLM AlSi10Mg	15-45	Lata/botella con Ar

Los fabricantes pueden ofrecer variantes personalizadas de AlSi10Mg con fracciones de partículas optimizadas o distribuciones bajo pedido.

Tarifas para el polvo de AlSi10Mg

El precio del polvo de AlSi10Mg para procesamiento de AM normalmente oscila entre $90-150 por kg basada en cantidad y fabricante.

Consideraciones sobre precios:

• Cantidad de polvo: los precios se reducen para pedidos al por mayor debido a menores costos de empaque
• Variantes de composición: las modificaciones menores u optimizaciones pueden aumentar el costo
• Calidad y certificación – una pureza/consistencia mayores incrementan los costes
• Fabricante: los proveedores premium suelen tener precios más altos
• Envases – Los envases especializados (latas, botellas, etc.) que afectan el precio

Precios orientativos:

Cantidad	Precio por Kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
más de 1000 kg	$90-110

Los envíos, los impuestos y cualquier certificación especial puede aumentar el coste final de entrega. Los pedidos OEM de gran tamaño suelen obtener descuentos de los fabricantes a través de contratos.

Tabla: Rangos de precios de AlSi10Mg en polvo según cantidad de pedido

Cantidad del pedido	Precio por Kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
más de 1000 kg	$90-110

Elegir polvo AlSi10Mg

Factores claves para seleccionar polvo de AlSi10Mg incluyen:

Requisitos de postulación: Necesidades de desempeño como resistencia, dureza, ductilidad, vida útil bajo fatiga, etc. Las aplicaciones pueden demandar también certificaciones de materiales específicos.

Variables del proceso de Modulación de Amplitud: Ajustar el rango de tamaño de partícula, forma y distribución al modelo de impresora, espesor de capa, potencia del rayo y parámetros relacionados.

Calidad y coherencia: Los lotes de polvo que cumplen con las características de composición, pureza, partículas, etc. son esenciales para la producción.

Disponibilidad y plazos de entrega: Para el trabajo de prototipos, la disponibilidad de pequeñas cantidades puede ser clave, mientras que la producción necesita pedidos al por mayor y un suministro estable a largo plazo.

Precios: El precio por kg dependerá de la cantidad, los costes de envío, márgenes del proveedor, etc. Los grandes contratos OEM obtienen mejores precios.

Soporte técnico: Los fabricantes con una sólida experiencia técnica en la producción de polvo de metal y la fabricación aditiva pueden brindar orientación sobre las mejores opciones de polvo.

Se recomienda trabajar con proveedores establecidos y colaborar desde el principio en el proceso de diseño de piezas AM al momento de seleccionar polvo de AlSi10Mg.

Ventajas y desventajas del polvo AlSi10Mg

Puntos a favor

• Alta resistencia con buena ductilidad
• Excelente resistencia a la corrosión
• Fácilmente soldable y mecanizable
• Buenas propiedades térmicas
• Ampliamente calificado para su uso en el sector aeroespacial
• Biocompatibles para implantes médicos

Contras

• Menor límite elástico que las aleaciones AlSi7Mg y AlSi12
• Susceptible a defectos de porosidad durante la impresión
• Las altas exigencias de reflectividad demandan una mayor potencia láser
• No es óptimo para aplicaciones de alta temperatura >150¡«C
• Más cara que los polvos de aluminio no aleados

Preguntas frecuentes

P. ¿Cuál es la composición química del polvo AlSi10Mg?

A. La composición habitual es de aleación de aluminio con un 9-11 % de silicio y un 0,2-0,45 % de magnesio. El resto son otros oligoelementos en < 0,55 % en total.

P. ¿Cuál es la densidad del polvo de AlSi10Mg y AlSi10Mg?

A. La densidad se encuentra alrededor de 2,67 g/cm³ para la aleación a granel y la forma de polvo.

P. ¿Cuáles son las propiedades mecánicas de las piezas AlSi10Mg fabricadas por AM?

A. AlSi10Mg impresa tiene una resistencia a la tracción de 330-430 MPa, límite elástico de 215-365 MPa y un alargamiento de 8-10% en la condición preconstruida. El tratamiento térmico puede mejorar aún más las propiedades.

P. ¿Qué tamaño de partícula se recomienda para el polvo AlSi10Mg en FA?

A. Un intervalo de tamaño de partícula de 15-45 micrones se utiliza comúnmente, aunque las distribuciones de tamaño pueden optimizarse para impresoras específicas y requisitos de grosor de capa.

P. ¿Pueden fabricar/soldar partes metálicas AD AlSi10Mg?

R. Sí, las piezas AlSi10Mg fabricadas mediante impresión 3D se pueden mecanizar y soldar mediante métodos convencionales después de un tratamiento térmico de alivio de tensiones adecuado.

P. ¿El polvo AlSi10Mg es reutilizable?

A. El polvo AlSi10Mg generalmente puede reciclarse 5-10 veces antes de que sea necesaria una renovación, dependiendo del proceso de impresión aditiva y de los niveles de contaminación.

Conclusiones

AlSi10Mg es un importante polvo de aleación de aluminio para la fabricación aditiva de metales que se utiliza en aplicaciones aeroespaciales, automotrices, médicas e industriales. Entre sus principales ventajas están su alta relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión, excelentes propiedades mecánicas y amplias certificaciones para aplicaciones exigentes.

La AM permite obtener geometrías complejas optimizadas que no son posibles mediante fundición o mecanizado. El polvo de AlSi10Mg con características de partículas y composición controladas es esencial para lograr piezas sin defectos. Los proveedores globales líderes ofrecen polvo de alta calidad hecho a la medida de los procesos de AM, como DMLS y SLM.