En la actualidad, la fabricación aditiva del metal con soportes sigue siendo utilizada para fabricar prototipos funcionales, componentes de herramientas y repuestos. Aunque de forma lenta y controlada, cada vez tiene un enfoque más dedicado a la producción.

En esto se ha enfocado el nuevo estudio de SmarTech Analysis. La compañía ha realizado una predicción de que la impresión 3D de metal generaría 228.000 millones de dólares en componentes de metal durante la próxima década. Esto supondrá que los diseñadores tengan la libertad de crear y modelar piezas.

Con lo que, llegados a este punto de la sociedad, surge de forma consecuente la pregunta:

¿Cuánta libertad de diseño permite realmente la fabricación aditiva de metal?

En primer lugar, hay que tener en cuenta que con la tecnología de fusión láser de lecho de polvo, las partes metálicas se unen a la plataforma de construcción a través de estructuras de soporte. Tras eso, los soportes sufren limitaciones de diseño y fabricación. Lo que ya limita la mencionada libertad.

En cuanto a los soportes, tienen el mismo material que la pieza. Además, su uso es vital dado que mitiga la deformación y la distorsión causada por las altas temperaturas del procesamiento. Con el fin de ahorrar más tiempo, coste y mejorar la calidad de las piezas, desde VELO3D (el proveedor de soluciones de fabricación aditiva del metal), ha desarrollado una tecnología sin soportes.

Protolabs lanza la estimación de que en el 95% de las piezas creadas con fabricación aditiva de metal, necesitan las estructuras de soportes. En todos los ángulos de menos de 45 grados son vitales. Ya que en los grados menores de 45, ofrecen una plataforma adecuada para la siguiente capa sobre la que construir, fijan la parte a la placa de construcción, evitan la deformación y también ayudan a alejar el calor. Con lo que la pieza se puede enfriar más rápido. Al igual que en el caso de no incluirse, al disminuir el ángulo, la superficie hacia abajo se volverá más rugosa y, finalmente, la pieza fallará si el ángulo se reduce demasiado.

Los contratiempos

La tecnología de VELOD3 tiene en mente el objetivo de tener un profundo impacto en el tipo de piezas que puede crear. Encuentran problemas en la repetibilidad y la confiabilidad, ya que son difíciles de controlar cuando se quitan los soportes utilizando el mecanismo antes de introducir más pasos de postprocesamiento para lograr la calidad deseada. Como es un proceso manual, la tasa de rechazo es mayor que en un proceso que no requeriría estos pasos. «La fabricación de piezas sin soportes reduce el elemento humano, por lo que aumenta nuestra reproducibilidad. La eliminación de soportes es un proceso manual y es muy, muy difícil de controlar.» Explicaba Michael Corliss, vicepresidente de tecnología de Knust-Godwin.

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Son diversas las ocasiones en las que las estructuras de soporte son la principal causa de problemas en la producción. Ejemplos podrían ser fallos en la construcción y la baja calidad de las piezas. Por ello, es común que se tenga que modificar las piezas en diversas ocasiones para que tengan éxito.

En el caso de partes huecas o con cavidades, eliminar las estructuras de soporte suele tener un mejor impacto. David Bentley, ingeniero senior de metales impresos en 3D en Protolabs, ha utilizado la tecnología VELO3D y aclara la problemática: «cualquier parte con entradas, salidas y estructuras múltiples entre estos puntos de accesibilidad.»

Poniendo como ejemplo una hélice, se encuentran dificultades a la hora de eliminar los soportes. Por lo que se deberá recurrir a pasos de mecanizado CNC. Este sistema, debido al desafío que presentan las estructuras de soporte, tiene complejidades para satisfacer la demanda.

VELO3D continua investigando

Mientras tanto, desde VELO3D siguen trabajando para desarrollar una respuesta a todos estos problemas y reducir costes, plazos de entrega y limitaciones de diseño asociadas con la adición de estructuras de soporte. Las piezas son imprimidas flotando en el polvo, por lo que se pueden construir más piezas en la misma placa de construcción ya que no están unidas a ella.

Cogiendo como ejemplo el caso de las palas de turbina de alta presión, el fabricante puede llegar a construir 441 partes por impresión en comparación con las 85 partes en otros sistemas. Teniendo en cuenta que los pasos de postprocesamiento se reducen considerablemente. Por su parte, la compañía ofrece la posibilidad de obtener una solución integral para fabricación aditiva de metal que incluye su sistema de impresión 3D llamado Sapphire. Para ello, trabajan junto a: su software Flow y su sistema de control y garantía de calidad, Assure.

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