- El proceso de fabricación aditiva Powder Bed Fusion (PBF)
- La tecnología PBF, paso a paso
- El posprocesado
- Posibilidades de fabricación PBF en Mizar
Cuando nos referimos a la tecnología Powder Bed Fusion (PBF) o fusión por lecho de polvo, hablamos de un proceso avanzado de fabricación aditiva que emplea una fuente de energía elevada, principalmente rayos láser o electrones, para fusionar las partículas de polvo capa a capa, dando lugar finalmente a una pieza sólida. Esta tecnología nos permite generar de una forma muy precisa piezas en aleaciones metálicas o polímeros termoplásticos.
Las tecnologías de fabricación PBF comparten los principios básicos de todas las técnicas de fabricación aditiva y albergan ventajas comunes, como las amplias posibilidades de personalización y la simplificación en términos de montaje. Por otro lado, sus especificidades las hacen perfectas para la producción de geometrías complejas.
Tales características han hecho que esta tecnología sea muy apreciada para la producción de piezas de alto valor que técnicamente no son viables a través de los procesos de fabricación tradicionales. Los sectores aeroespacial, automovilístico y médico acuden de forma recurrente a esta tecnología, que presenta tiempos de producción más cortos.
El proceso de fabricación Powder Bed Fusion (PBF) consta de 5 fases hasta llegar al producto final:
El proceso comienza con la creación de un modelo 3D a través de CAD (Computer-Assisted Design o diseño asistido por ordenador). El diseño asistido por ordenador consiste en el empleo de programas informáticos para crear, modificar y analizar representaciones tridimensionales (también bidimensionales) de objetos físicos.
Existen varios métodos de diseño de fabricación aditiva en función de los objetivos que tengamos (incrementar las propiedades mecánicas de la pieza, reducir su peso, minimizar el número de componentes, etc.). Asimismo, en la fase de diseño es conveniente integrar la simulación del proceso de fabricación para sacar conclusiones sobre el comportamiento de la pieza y minimizar la aparición de posibles defectos.
Este proceso comienza con la creación de un modelo 3D en borrador y continúa con la aplicación de cargas o fuerzas en la pieza. Gracias a estas acciones podemos conocer cómo distribuir de manera óptima el material en un volumen determinado sometido a diferentes tensiones mecánicas. Esta acción se realiza con un software a través del cual se calculan las tensiones aplicadas.
Una vez creado este modelo, se convierte a formato .STL (o .AMF / .3MF, formatos más recientes), que es una representación triangulada de un modelo CAD en 3D.
El modelo tridimensional se divide en capas (slicing). Anteriormente, será necesario definir la orientación de la máquina o de la construcción y determinar si habrá estructuras de soporte (que pueden ser necesarias para la deposición de capas en orientaciones cercanas a la horizontal).
La información se envía a la impresora, donde la unidad de recubrimiento cubre la plataforma con una capa de polvo. El grosor óptimo de cada capa de polvo esparcido depende de las condiciones de procesamiento y del material utilizado, aunque generalmente varía entre 20 y 60 micras.
El proceso de impresión se inicia con el llenado de la cámara de la impresora con un gas inerte (generalmente Argón o Nitrógeno) para evitar la oxidación del material durante el fundido.
Posteriormente, se procede al calentamiento de la impresora a una temperatura óptima de impresión. Las impresoras PBF constan de dos cámaras, una de polvo y otra de construcción con un rodillo o una cuchilla para extender el polvo por la plataforma.
El láser de fibra óptica (200/400 W) escanea la sección transversal de la pieza, fundiendo las partículas metálicas entre sí. Cuando la capa está terminada, la plataforma se mueve hacia abajo, lo que permite agregar otra capa de polvo. La operación se repite hasta la obtención de la pieza final.
La impresora se deja enfriar y se retira el polvo no fundido de la bandeja para ver la parte impresa. La pieza se fija a la placa de construcción gracias a los soportes de impresión.
El posprocesado de la tecnología Powder Bed Fusion (PBF) incluye los siguientes pasos:
- Eliminación del polvo
- Alivio de la tensión térmica
- Separación de las piezas y el material de soporte de la placa de construcción
- Retirada de los soportes de las piezas,
- Granallado
- Mecanizado
- Rectificado
Además, algunas piezas también pueden requerir Prensado Isostático en Caliente (HIP), tratamiento térmico adicional, anodizado e inspección.
El posprocesado suele ser necesario para que estas puedan adaptarse perfectamente a las aplicaciones a las que están destinadas y para mejorar sus propiedades mecánicas, reducir la tensión residual o mejorar el acabado de la superficie.
El método de posprocesado varía en función del material y del proceso seleccionado.
Posibilidades de fabricación PBF en Mizar
La tecnología PBF ofrece diversas posibilidades de fabricación y en Mizar Additive somos especialistas en las siguientes tecnologías PBF:
- EBM: Electron Beam Melting
- DMLS: Direc Metal Laser Sintering
- SLS: Selective Laser Sintering
Además nos avala una amplia experiencia tanto en el sector aeroespacial como en el sector industrial, y ponemos dicha experiencia a tu disposición para que puedas diseñar y fabricar todo tipo de componentes mediante la fabricación aditiva.
No dudes en ponerte en contacto con nosotros a través de este enlace para cualquier consulta que desees realizar.
