¿Qué es la técnica de fabricación aditiva PBF?

La fusión de lecho de polvo o Powder Bed Fusion es un proceso de fabricación aditiva en el que se utiliza una fuente de energía como un láser o un haz de electrones para fusionar materiales en partículas (metales, cerámica o polímeros) con el fin de crear un objeto tridimensional.

En Mizar Additive empleamos tres técnicas para esta tecnología: SLS (Selective Laser Sintering), DMLS/SLM (Direct Metal Laser Sintering)  y EBM (Electron Beam Melting). Una de las características principales de esta técnica es la posibilidad de producir componentes en aleaciones metálicas de titanio o níquel. Además, también ofrece ventajas a la hora de producir piezas con una estructura interna muy consistente.

Se trata de un proceso, especialmente en el caso de los metales, en el que el coste del polvo puede suponer hasta un tercio del coste total de producción del componente final. Por tanto, la viabilidad comercial depende de una cadena de suministro sólida y de estrategias eficaces de reciclaje del polvo metálico. Además, las propiedades químicas y físicas del polvo metálico afectan directamente al proceso de fabricación y a la calidad final del componente. Para mantener la solidez y consistencia del proceso, estas propiedades deben controlarse y optimizarse.

Para ello, es necesario caracterizar las propiedades del polvo en las distintas fases de la cadena de suministro, desde el desarrollo de nuevas aleaciones o polímeros hasta el reciclaje del polvo.

Existen cuatro técnicas analíticas claves utilizadas habitualmente para caracterizar los polvos de fabricación aditiva:

  • Difracción láser
  • Análisis automatizado de imágenes
  • Fluorescencia de rayos X
  • Difracción de rayos X

Estas cuatro técnicas se emplean con los siguientes propósitos:

 

Conocer el tamaño de las partículas

La distribución del tamaño de las partículas es fundamental para los procesos de fabricación aditiva PBF, ya que afecta al empaquetamiento y la fluidez del lecho de polvo, lo que, a su vez, afecta a la calidad de la construcción y a las propiedades finales del componente.

Para medir la distribución del tamaño de las partículas de los polvos metálicos, cerámicos y poliméricos , se emplea la difracción láser. Se trata de una técnica que utilizan los productores de polvo, los fabricantes de componentes y los fabricantes de máquinas de todo el mundo para calificar y optimizar las propiedades del polvo.

 

Estudiar la forma de las partículas

La densidad del lecho de polvo y la fluidez del polvo están directamente influenciadas por el tamaño y la forma de las partículas.

La forma de las partículas es, por tanto, otra métrica importante para la tecnología PBF y se estudia a través del análisis automatizado de imágenes. Las partículas lisas y de forma regular son preferibles porque pueden fluir y empaquetarse más fácilmente que las que tienen una superficie rugosa y una forma irregular.

 

Analizar la composición elemental

La composición elemental es especialmente importante para las aleaciones metálicas, ya que pequeñas variaciones en la concentración de elementos de aleación pueden afectar a las propiedades químicas y físicas, como la resistencia, la dureza, la vida a la fatiga y la resistencia química.

Para detectar estas variaciones, contaminantes o inclusiones y determinar la composición elemental de estas aleaciones metálicas y cerámicas, se utilizan habitualmente sistemas de fluorescencia de rayos X (XRF).

 

Determinar la microestructura

Las características microestructurales como la composición de la fase, la tensión residual, el tamaño del grano y la distribución del grano (textura), son de vital importancia para la fabricación aditiva de metales, ya que pueden afectar a las propiedades químicas y mecánicas de un componente fabricado.

Para analizar estas características microestructurales y controlar las propiedades del componente final se emplean los sistemas de difracción de rayos X (XRD) de sobremesa.

 

Tipos de PBF

Según la fuente de energía empleada para fundir el material, en Mizar contamos con dos tipos de tecnología PBF:

  • La fusión por láser que, a su vez, cuenta con dos técnicas:
    • SLS (Selective Laser Sintering)
    • DLMS/SLM (Direct Laser Metal Sintering)
  • La fusión por haz de electrones que cuenta con una tecnología:
    • EBN (Electron Beam Melting)

Posibilidades de aplicación de la técnica


La PBF permite obtener componentes tanto en aleaciones metálicas como en polímeros termoplásticos. Debido a las posibilidades que aporta para la producción de piezas en metales con características añadidas, las aplicaciones más avanzadas suelen ser en piezas metálicas. Así, esta tecnología es fundamentalmente utilizada en los sectores industrial y aeroespacial para la obtención de componentes en titanio o níquel, como hemos mencionado anteriormente.

En Mizar producimos, a través de esta técnica, componentes para turbomáquinas tales como rotores de compresión centrífugos y otros elementos como herrajes de izado para el sector industrial.

 

Gorka Fernández

Business Development at MIZAR Additive ➽ Metal and plastic additive manufacturing | Industrial Sector - Aerospace - Transport - Large Scientific Facilities ✱ Powder Bed Fusion - Fused Deposition Modeling – Polyjet
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