Proyecto Greenlaser, hacia la industrialización de la fabricación aditiva en cobre
· El Proyecto Greenlaser “Desarrollo de parámetros de proceso en PDF LB/M (Láser verde) con polvos de mayor granulometría en cobre puro y titanio (TI6AL4V)” financiado por el fondo FEDER a través de Ivace+i ha culminado con la validación de parámetros óptimos para la fabricación de componentes funcionales en cobre de alta pureza.
Portada: Demostradores desarrollados en el proyecto con colaboración entre las empresas y AIDIMME.
Se han delimitado con precisión los factores clave que afectan la densificación, la conductividad eléctrica y los límites geométricos. Los resultados confirman que el láser verde PBF-LB/M es una tecnología madura y lista para ser industrializada, abriendo nuevas oportunidades en la fabricación de soluciones avanzadas en sectores que demandan la máxima conductividad y complejidad geométrica.
Objetivo y enfoque de la innovación
El Proyecto Greenlaser se concibió como una respuesta directa a la principal barrera que frenaba la adopción industrial de la Fabricación Aditiva de cobre: la alta reflectividad del material a los láseres infrarrojos (PBF-LB/M convencional). El objetivo primordial, por lo tanto, fue impulsar la industrialización del cobre puro (99,95%) mediante la implementación de la tecnología de láser verde (515 nm), cuya longitud de onda es absorbida eficientemente por el metal.
Para lograr esta meta, se definieron tres líneas de trabajo claras:
- Optimización de Parámetros: Desarrollar conjuntos de parámetros robustos para la fabricación de geometrías finas y elementos macizos de cobre, evaluando el impacto de dos granulometrías de polvo distintas (grueso y estándar).
- Validación Funcional: Fabricar una serie de demostradores industriales funcionales en cobre, utilizando ambos tamaños de polvo para verificar la calidad y el rendimiento a escala real.
- Exploración de Materiales: Realizar un estudio preliminar para desarrollar parámetros básicos para el procesamiento de la aleación Ti6Al4V mediante la misma tecnología de láser verde, buscando ampliar el alcance de la solución.
Si bien la versatilidad del láser verde se exploró en el titanio, el impacto industrial más significativo del proyecto reside en el procesamiento avanzado del cobre y sus aleaciones. Este avance promete revolucionar sectores estratégicos, como la electrónica de potencia, la automoción de alto rendimiento y los sistemas de gestión térmica.
La ventaja decisiva del láser verde
Tradicionalmente, el procesamiento de cobre puro con láseres infrarrojos (IR) era un desafío insuperable debido a la alta reflectividad del cobre a longitudes de onda superiores a 1000 nm. Esto generaba problemas de salpicaduras, porosidad elevada y una baja densidad de las piezas.
La introducción del láser verde (515 nm) en el proceso PBF-LB/M ha sido la clave para la industrialización. Gracias a la mayor absorción de esta longitud de onda por parte del cobre, el proyecto ha logrado resultados de calidad que cumplen y superan los estándares convencionales:
- Alta Densidad: Se alcanzaron densidades superiores al 99.98% en las piezas, especialmente con polvo estándar.
- Conductividad Eléctrica Superior: Los ensayos de conductividad mostraron resultados extraordinarios, llegando hasta el 100.5% IACS (International Annealed Copper Standard) en piezas planas y pulidas.
- Precisión y Detalle: Se validó la capacidad de fabricar geometrías más precisas, incluyendo paredes de menos de 1 mm.
- Productividad: Se logró incrementar la productividad a través del estudio de diferentes espesores de capa y de la optimización general del proceso de fusión.
Estabilidad química y reutilización de materia prima
El control del contenido de oxígeno en el polvo metálico, un desafío constante en FA, fue superado mediante ciclos de deshidratación y un estricto control del gas protector con el uso de una serie de equipos desarrollados por AIDIMME para el control y estabilización de la materia prima a largo plazo.
Con lo anterior, se logró mantener el nivel de oxígeno por debajo de 230 PPM, incluso después de más de 30 ciclos de reutilización del mismo polvo. Esta estabilidad química y la capacidad de reutilización validan la sostenibilidad y la rentabilidad del proceso Greenlaser a escala industrial.
Este proyecto ha contado con la colaboración activa de varias empresas clave del sector industrial: FLUID & THERMAL MANAGEMENT, S.L.; GH ELECTROTERMIA, S.A.U; MECANIZADOS, S.A.; METALWORLD COMPONENTS, S.L.U.; y UMESAL, S.L., todas ellas interesadas en la aplicabilidad de esta tecnología para fabricar componentes avanzados.
Elaborado por el dpto., de Procesos de Fabración Aditiva de AIDIMME
El Proyecto Greenlaser, con Número de Proyecto 22400056 y Expediente IMDEEA/2024/49, es una iniciativa de I+D enmarcada en la línea de Fabricación Aditiva. Su duración se extiende desde el 01/06/2024 hasta el 30/11/2025, siendo coordinado en AIDIMME por Carlos Alberto Bloem Irazabal.
Número de proyecto: 22400056
Expediente: IMDEEA/2024/49
Duración: Del 01/06/2024 al 30/11/2025
Coordinado en AIDIMME por: BLOEM IRAZABAL, CARLOS ALBERTO
Línea de I+D: FABRICACIÓN ADITIVA
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