M1.2 Impresión 3D de Metales
Introducción a tecnicas de manufactura avanzadas
M1.2 Impresión 3D de Metales
La industria de fabricación aditiva se ha desarrollado significativamente, lo que incluye técnicas de impresión de metales; con una amplia gama de aplicaciones, grandes proyecciones y expectativas de futuro. Tecnologías como SLM o LMD han pasado de ser consideradas como un proceso de prototipado rápido a consolidarse en un proceso de fabricación primaria. impresión metálica (tratamientos térmicos, fabricación sustractiva) para el alcance de integridad estructural y dimensiones definitivas Este trabajo presenta una metodología basada en el enfoque de diseño robusto, que permite integrar el proceso híbrido principal con 4 procesos de apoyo para el control de métricas de desempeño y la mitigación de los efectos de los factores de ruido mediante el uso estratégico de los factores controlables bajo un enfoque predictivo, preventivo y técnico. Se presenta un caso de estudio donde se analiza la fase del control de vibraciones aplicado a un tipo de conductos acodados, lo que permite obtener una adecuada tendencia del tipo y ubicación del sistema de fijación que conduce a mejorar la calidad del acabado.
Conceptualización y tecnologia
En los últimos años, la impresión 3D de metal ha
experimentado un crecimiento muy rápido gracias a los desarrollos tecnológicos,
caracterizados por la llegada de fabricantes ambiciosos que proponen procesos
de fabricación innovadores y cada vez más asequibles, pero también una cartera
de materiales que cada día es más amplia.
La impresión 3D de metal es popular en muchas
industrias como la aeroespacial, automotriz o médica, ya que permite crear
piezas metálicas complejas por un precio relativamente bajo en comparación con
las técnicas de fabricación tradicionales, tales como mecanizado o moldeado al
vacío.
Gracias a las diversas impresoras 3D de metal que se
comercializan hoy en día, las oportunidades son más numerosas: entre el
recubrimiento de polvo, la deposición de metal y los sistemas híbridos, los
profesionales tienen muchas opciones. Descubre nuestra guía para saber todo
sobre impresión de metal en 3D, materiales, actores, aplicaciones …
En los últimos años, la impresión 3D de metal ha
experimentado un crecimiento muy rápido gracias a los desarrollos tecnológicos,
caracterizados por la llegada de fabricantes ambiciosos que proponen procesos
de fabricación innovadores y cada vez más asequibles, pero también una cartera
de materiales que cada día es más amplia.
La impresión 3D de metal es popular en muchas
industrias como la aeroespacial, automotriz o médica, ya que permite crear
piezas metálicas complejas por un precio relativamente bajo en comparación con
las técnicas de fabricación tradicionales, tales como mecanizado o moldeado al
vacío.
Gracias a las diversas impresoras 3D de metal que se
comercializan hoy en día, las oportunidades son más numerosas: entre el
recubrimiento de polvo, la deposición de metal y los sistemas híbridos, los
profesionales tienen muchas opciones. Descubre nuestra guía para saber todo
sobre impresión de metal en 3D, materiales, actores, aplicaciones.
FACTORES DE CONTROL, DE RUIDO Y METRICAS DE RENDIMIENTO
Las métricas de rendimiento se
escogen según los requerimientos más importantes del cliente y del fabricante.
Los aspectos de calidad y de economía toman entonces un valor central dentro del
interés común. La tabla 1(ver Material suplementario) presenta un resumen de
los principales factores de control y de ruido, así como las métricas de
rendimiento. [18] [19]. La columna 1 de la tabla 1 presenta los factores de
control, de ruido y las métricas para cada etapa del proceso, la columna 2
llamada ‘TIPO’ clásica los factores de la columna 1 en controlables, de ruido o
en métricas de rendimiento. Las columnas 3,4 y 5 permiten establecer a que
parte del proceso hibrido afectan los diferentes factores o métricas de
rendimiento. La columna 6 da explicaciones acerca del significado de los
distintos factores o métricas de rendimiento.
PROCESO PRINCIPAL Y PROCESOS DE SOPORTE
Además de la comprensión de las etapas principales del proceso,
es importante contar con estrategias que permitan la gestión sistemática de los
factores de control, la interacción del proceso principal con acciones de
soporte y la consecución de los objetivos de estabilidad en las métricas de
rendimiento.
La figura 2 muestra el resultado de aplicar el diseño robusto
al proceso hibrido STM(SLM-TRATAMIENTO-MECANIZADO) en base a los factores y
métricas definidos en la tabla 1. El proceso principal se encuentra en la zona
central y los 4 procesos de soporte en la periferia interrelacionados a lo
largo de la cadena de fabricación, así como las interacciones entre los mismos.
Los procesos de soporte tienen un enfoque preventivo y
predictivo, buscando disminuir el efecto de los factores de ruido y creando congelaciones
activas y pasivas que favorezcan el cumplimiento de los objetivos de calidad de
la pieza fabricada.
MONITORIZACIÓN METALOGRÁFICA
Los esfuerzos residuales en el material antes del
tratamiento térmico son la principal razón para la distorsión por alabeo de las
piezas esbeltas durante y después del tratamiento térmico. Esta condición en el
material hace que la labor de predicción de la dirección de distorsión sea
difícil de controlar. La mayoría de los esfuerzos residuales que se tienen en
cuenta en los procesos de diseño de pieza, son los esfuerzos residuales de
largo rango o macro. Sin embargo, los esfuerzos residuales de segundo orden
también llamados esfuerzos micro-residuales son a menudo no evaluados o
atendidos.
En el proceso hibrido de impresión-tratamiento-mecanizado, hay
un lapso entre la finalización de la impresión y antes del tratamiento térmico
que permite hacer un muestreo metalográfico, este muestreo puede entregar información
valiosa acerca de precipitados finos como la martensita, vacancias,
dislocaciones, entre otras. Información que es importante para ajustar los
parámetros del tratamiento térmico y la estrategia de control de distorsión.
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