Guía completa de la técnica de fusión del lecho de polvo

La fusión de lecho de polvo (PBF) es una técnica revolucionaria en la fabricación aditiva, que ofrece una amplia gama de ventajas sobre los métodos tradicionales. Esta guía explora los diversos aspectos de la PBF, sus ventajas, aplicaciones y su impacto en sectores como el aeroespacial, el médico y el de automoción.

¿Qué es la fusión en lecho de polvo?

La fusión de lecho depolvo (PBF) es una tecnología de AM que fusiona selectivamente materiales en polvo para crear objetos sólidos. Utiliza fuentes de calor como láseres o haces de electrones para fundir o sinterizar el polvo según un modelo digital. En PBF (véase la figura 1), se extiende una fina capa de polvo sobre una plataforma de construcción y se utiliza una fuente de calor, como un láser o un haz de electrones, para fundir o sinterizar selectivamente el polvo según un modelo digital. Una vez completada cada capa, se aplica una nueva capa de polvo, y el proceso se repite hasta que se construye todo el objeto.

Figura 1. Proceso de fusión de lecho de polvo Proceso de fusión de lecho de polvo

Tipos de fusión de lecho de polvo

La PBF puede dividirse en dos categorías comunes: Fusión de Lecho de Polvo por Láser (L-PBF) y Fusión de Lecho de Polvo por Haz de Electrones (EB-PBF). La L-PBF es una categoría de procesos PBF que utiliza un láser como fuente de energía para fusionar selectivamente materiales en polvo y construir objetos capa a capa. Mientras que en el EB-PBF, se emplea un haz de electrones como fuente de energía para fundir y fusionar selectivamente materiales en polvo, normalmente polvos metálicos, para crear objetos tridimensionales. En el PBF se emplean otros procesos. Puede consultar la siguiente figura para obtener más información.

Figura 2. Opciones del proceso AM Opciones del proceso AM

Ventajas de la fusión de lecho de polvo

Como técnica avanzada, la PBF ofrece las siguientes ventajas en comparación con los enfoques convencionales.

1. Geometrías complejas: Los procesos PBF destacan en la producción de patrones complejos e intrincados que son difíciles o imposibles de fabricar con los métodos tradicionales. El enfoque capa a capa permite crear piezas con canales internos, estructuras reticulares y diseños optimizados para aligerar peso.

2. Flexibilidad de diseño: Esta técnica ofrece a los diseñadores una gran libertad de diseño, lo que permite fabricar piezas muy personalizadas y a medida. También permite la integración de múltiples componentes en una sola pieza, reduciendo los requisitos de ensamblaje y los posibles puntos de fallo.

3. Versatilidad de materiales: Los procesos PBF funcionan con una amplia gama de materiales, incluidos metales, polímeros y cerámicas. Esta versatilidad permite fabricar piezas con diversas propiedades mecánicas, térmicas y químicas, ampliando las posibilidades de diversas aplicaciones.

4. Reducción del desperdicio de material: Esta técnica es altamente eficiente en el uso de material. Sólo se utiliza la cantidad de polvo necesaria para construir la pieza, lo que se traduce en un desperdicio mínimo en comparación con los métodos de fabricación tradicionales. Esto conlleva un ahorro de costes y también una reducción del impacto medioambiental.

5. 5. Adaptación y personalización: Los procesos PBF permiten una fácil adaptación y personalización de las piezas, haciendo posible la producción de componentes únicos y exclusivos. Esto es especialmente beneficioso en aplicaciones médicas y dentales, donde pueden crearse implantes o prótesis específicos para cada paciente.

Aplicaciones de la fusión de capas de polvo

Con estas ventajas, la fusión de lechos de polvo encuentra aplicaciones en una amplia gama de industrias. He aquí algunas de sus aplicaciones más destacadas.

1. Aeroespacial: Los procesos PBF se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial para producir piezas ligeras, complejas y de alto rendimiento. Un ejemplo es la boquilla de combustible fabricada con PBF para el motor GE9X de General Electric utilizado en el avión Boeing 777. También se pueden encontrar componentes que utilizan el proceso PBF, como álabes de turbina, soportes estructurales e intercambiadores de calor, que permiten reducir el peso, mejorar la eficiencia del combustible y optimizar los diseños.

2. Medicina y odontología: El PBF ha contribuido significativamente a los campos médico y dental. Permite fabricar implantes personalizados, prótesis, guías quirúrgicas y dispositivos médicos específicos para cada paciente. La capacidad de crear geometrías complejas y a medida garantiza un mejor ajuste, funcionalidad y comodidad para el paciente.

3. 3. Automoción: El PBF se utiliza para fabricar prototipos funcionales, herramientas, plantillas y accesorios en la industria del automóvil. El PBF también se utiliza en la producción de componentes ligeros, como piezas de motor, soportes y colectores de admisión, que pueden mejorar la eficiencia del combustible y el rendimiento general del vehículo.

4. Otros usos

• Utillaje y ayudas a la fabricación: Los procesos PBF son útiles para la producción de insertos de moldeo por inyección, patrones de fundición y accesorios.
• Joyería y arte: El PBF también se utiliza en el mundo del arte para producir esculturas únicas, objetos decorativos e instalaciones artísticas complejas.
• Energía: Además, los procesos PBF han encontrado aplicaciones en el sector energético, especialmente en la producción de componentes para la generación y distribución de energía.

Lectura relacionada: Nuevo material de impresión 3D: metal refractario

Conclusión

En resumen, la fusión de lecho de polvo es una tecnología transformadora con profundas implicaciones para diversas industrias. Su flexibilidad de diseño, versatilidad de materiales, reducción de residuos, posibilidades de personalización y capacidad para producir geometrías complejas posicionan a la PBF como una poderosa herramienta para la innovación, la eficiencia y el avance en los sectores aeroespacial, médico y automovilístico, así como en muchas otras industrias en las que se demandan piezas de alto rendimiento y soluciones personalizadas.

Stanford Advanced Materials (SAM) proporciona materiales de impresión 3D de calidad a precios competitivos. También disponemos de productos personalizados que utilizan la técnica PBF. Envíenos una consulta si está interesado.

Referencias:

[1] Grupo de Investigación en Fabricación Aditiva. Fusión en lecho de polvo. Universidad de Loughborough. https://www.lboro.ac.uk/research/amrg/about/the7categoriesofadditivemanufacturing/powderbedfusion/