Resultados obtenidos tras el estudio de nuevas soluciones para la industria de la fabricación aditiva
· El proyecto GAMMA, apoyado por el IVACE+i, publica los resultados obtenidos.
Una de las grandes ventajas que tienen los sistemas de fabricación aditiva de lecho de polvo, ya sea metal o polímero, es la reutilización de la materia prima que hace más sostenibles estos procesos. Para la correcta reutilización del polvo es necesario conocer cómo afecta ese reúso a la calidad final de las piezas, así como los límites de reutilización a respetar.
GAMMA aborda tanto la materia prima como la parte de procesabilidad, usando técnicas de última generación (láser azul) para ampliar el abanico de materiales procesados.
Objetivos
El proyecto ha perseguido el aumento de la excelencia en la fabricación aditiva avanzada, para mejorar la calidad del producto, reducir las deficiencias tecnológicas, reforzando de forma significativa el desarrollo e implementación de la Fabricación Aditiva en la industria local, mediante la mejora en las aplicaciones, tecnologías, así como en el procesado y reutilización de materiales.
Para ello, se establecieron los siguientes objetivos:
- La profundización del conocimiento sobre el envejecimiento de los materiales utilizados en las tecnologías de lecho de polvo, en lo referente, por un lado, a la fragilización de polvo de cobre al ser sometido a ciclos de reutilización con tecnologías de fusión de lecho de polvo, tanto láser como haz de electrones (PBF-LB/M y PBF-EB/M). Por otro lado, a la evolución de las prestaciones mecánicas del polvo de poliamida cuando es procesada con la tecnología de fusión de lecho de polvo mediante luz infrarroja (PBF-IrL/P).
- El estudio de estrategias de deposición de energía tecnología (DED-LB/M) de aleaciones metálicas.
Resultados obtenidos
Durante el periodo de ejecución, a lo largo de 2024, las investigaciones se han centrado en tres tareas.
1.-Estudio del fenómeno de fragilización de polvo de cobre al ser sometido a ciclos de reutilización con tecnologías de fusión de lecho de polvo, tanto láser como haz de electrones.
El procesado de cobre mediante la tecnología PBF – EB/M o LB/M somete el polvo de cada capa a un incremento de temperatura durante el progreso de la fabricación. A pesar de que este polvo se encuentra dentro de una atmósfera protegida, en el caso del PBF-LB/M o en un ambiente de alto vacío en PBF-EB/M, se ha visto y demostrado que el material evoluciona y finalmente llega a convertirse en un material que genera piezas fragilizadas. Piezas que pierden la totalidad de la capacidad de deformación plástica que posee el material, en nuestro caso el cobre.
Para afrontar el estudio de dicha fragilidad, se ha evaluado tanto el polvo, como las piezas finales producidas, evidenciando que se puede reutilizar el polvo más de 60 veces con contenidos de oxígeno por debajo de 200 PPM y no se evidencia una correlación entre la temperatura de fabricación y el contenido de oxígeno en las piezas fabricadas. Adicionalmente, se ha desarrollado una metodología para identificar la eventual posibilidad de un fenómeno de fragilización en las piezas fabricadas.
2.-Evolución de las prestaciones mecánicas del polvo de poliamida cuando es procesada con la tecnología de fusión de lecho de polvo mediante luz infrarroja (PBF-IrL/P).
La tecnología PBF-IrL/P es un proceso que trabaja con polvo de poliamida fino para producir piezas capa a capa. Es un proceso térmico que implica un calentamiento continuo de la cámara de trabajo y del lecho de polvo. Todo esto hace que, tras cada fabricación, el material que no se ha transformado en pieza se degrade de forma gradual tras cada fabricación.
Por todo ello, después de cada fabricación es necesario mezclar el polvo reutilizado con polvo fresco para limitar el nivel de degradación del material conforme a ratios de refresco del material sugeridos por el fabricante.
El criterio de refresco es complejo, dado que es muy dependiente de la cantidad de piezas fabricadas y de su geometría, factor que afecta a cómo se almacena el calor aportado durante el proceso de fabricación.
En el proyecto GAMMA, con el objetivo de establecer un control de proceso cuantitativo que permita medir el estado de salud de la materia prima, se ha determinado una metodología para controlar el estado del material, asociado a su cromatismo, y vincularlo a las propiedades mecánicas medidas en probetas de tracción. Esto permite evaluar el estado de la materia prima antes de la etapa de fabricación.
3.-Estudio de estrategias de deposición de energía tecnología (DED-LB/M) de aleaciones metálicas.
Las estrategias de deposición en tecnología DED-LB/M son clave para minimizar defectos en pieza y fallos de fabricación. En la tecnología DED-LB/M podemos generar zonas huecas (porosidad atrapada) si las estrategias de deposición no son correctas. Por ello, en el proyecto GAMMA se ha estudiado la influencia de la estrategia de deposición en los resultados obtenidos en pieza construida, concluyendo que los trazados se aproximan o alejan en función de la geometría programada, pero que el parámetro de extrusión también se altera para asegurar una buena cobertura entre dichos trazados.
Además, se concluye qué espesor de pared mínimo ha de establecerse para evitar estos problemas, dado que cualquier estrategia que se puede llevar a cabo con una deposición por contornos siempre tendrá, al menos, dos pasadas.
GAMMA – ESTUDIO DE NUEVAS SOLUCIONES PARA LA INDUSTRIA DE LA FABRICACIÓN ADITIVA 2024
Número de proyecto: 22400003
Expediente: IMAMCA/2024/2
Duración: Del 01/01/2024 al 31/12/2024
Coordinado en AIDIMME por: BLASCO PUCHADES, JOSÉ RAMÓN
Línea de I+D: FABRICACIÓN ADITIVA
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