Conozca los avances y las aplicaciones del sinterizado directo de metales por láser (DMLS)

Los avances en el diseño y desarrollo de productos han facilitado el desarrollo de prototipos frescos y efectivos. Y, ha sido interesante ver cómo algunos de estos conceptos funcionan.

Sin embargo, a lo largo de los años, no muchas técnicas de fabricación de productos han recibido tanto reconocimiento como la sinterización directa de metal con láser. En este artículo, analizaremos qué hace que este método sea tan impresionante y cómo los fabricantes pueden sacarle el máximo provecho.

¿Qué es la Sinterización Directa de Metal con Láser?

La sinterización directa de metal con láser (DMLS) es una forma popular de tecnología de fabricación aditiva que se utiliza para fabricar componentes y piezas hechas de metal. Una de las muchas formas de sinterización láser selectiva (SLS) disponibles, el proceso de sinterización directa de metal con láser DMLS está diseñado específicamente para operar con polvos metálicos, con fabricantes fusionando diferentes partículas de polvo en base a capas utilizando un láser.

La DMLS es uno de los métodos aditivos más populares para desarrollar prototipos de metal. Comparte similitudes significativas con la sinterización láser selectiva de resina plástica, pero difiere en que es más útil para operar con una amplia gama de metales.

También se debe tener en cuenta que este material es especialmente útil para la fabricación de pequeños componentes y características metálicas. Con su funcionalidad aditiva, puede utilizar una máquina de sinterización láser de metal directo para reproducir geometrías con las que las máquinas tradicionales de fabricación tendrían dificultades. Aquí, las capas pueden ser tan pequeñas como 20 micrones, con tolerancias en características pequeñas también en el rango de ±0,002 pulgadas.

A continuación, debe tener en cuenta la posibilidad de agregar procesos de tratamiento como el recocido en solución y el procesamiento isotérmico en caliente (HIP) para mejorar las propiedades mecánicas de las piezas creadas por el proceso DMLS. Con cualquiera de estos, puede eliminar el estrés que actúa como un subproducto del proceso de sinterización, dejando paso a un producto que es confiable y eficiente.

En general, este proceso de fusión selectiva por láser es especialmente valorado por su capacidad para crear geometrías de productos intrincadas, así como partes metálicas funcionales que cuentan con impresionantes habilidades mecánicas. Con la sinterización láser de metal directo, tiene un proceso útil en múltiples industrias, que permite la creación rápida y efectiva de prototipos de productos, así como la producción de componentes metálicos de bajo volumen sin la necesidad de ninguno de los procesos de fabricación tradicionales que consumen mucho tiempo.

El Proceso DMLS: Cómo Funciona la Sinterización Directa de Metal con Láser

Ahora que hemos repasado la definición de sinterización directa de metal con láser, echemos un vistazo a cómo funciona el proceso y qué se puede esperar de él. Entonces, ¿cómo funciona la sinterización directa de metal con láser?

En general, los fabricantes de productos tienden a tomar diferentes enfoques hacia este proceso. Por lo tanto, no hay un enfoque universal aquí. Sin embargo, nosotros en KDM Fabrication tendemos a seguir este orden para el proceso de sinterización directa de metal con láser:

  • Diseño Inicial de la Pieza: Para comenzar con los servicios de sinterización directa de metal con láser, comienza creando un modelo digital de la pieza que estás intentando crear. Con software de diseño asistido por computadora (CAD) y una impresora 3D de sinterización directa de metal con láser, podrás crear un prototipo que funcione para la fabricación aditiva, teniendo en cuenta factores como las propiedades del material y las estructuras de soporte.
  • Preparación del Polvo Metálico: A continuación, obtén polvos metálicos de alta calidad, generalmente en forma de partículas esféricas. Es importante considerar los requisitos de material de la pieza deseada al elegir polvos metálicos, teniendo en cuenta la forma y el tamaño de las partículas metálicas a medida que trabajas para construir tu producto final.
  • Preparación de la Plataforma de Construcción: Limpia la plataforma de construcción dentro de la máquina DMLS, luego cúbrelo con una fina capa de tu polvo metálico. Esta capa actúa como la capa inicial de tu objeto 3D modelado, por lo que es importante que lo hagas correctamente.
  • Deposición de la Primera Capa: Para este paso, tu máquina DMLS extenderá una capa particular de polvo metálico a lo largo de la plataforma de construcción con el uso de una cuchilla recubridora. Deberás establecer las especificaciones de la máquina para determinar el grosor de la capa, así que tenlo presente.
  • Escaneo y Fusión con Láser: La capa de polvo entra en contacto con un rayo láser de alta potencia. En la mayoría de los casos, el rayo está hecho de fibra o carbono. Con los datos que se alimentan en el CAD que lo controla, el rayo funde y une las partículas de polvo metálico en función del patrón transversal actual de la capa.
  • Solidificación y Unión: Durante el proceso de escaneo, el láser calienta las partículas a una temperatura cercana al punto de fusión. Con esta acción, las partículas metálicas se fusionan sin problemas y se solidifican en una sola capa.
  • Construcción Capa por Capa:Después de completar la primera capa, la plataforma de construcción se baja, dando espacio para la siguiente capa de polvo metálico. Un rodillo aplica otra capa de polvo metálico sobre la primera, y el láser escanea la nueva capa. Se repite el proceso, creando otra capa que se une a la de debajo.
  • Enfriamiento y Solidificación: Ahora que todas las capas están unidas, la pieza metálica se enfría para prevenir cualquier deformación o distorsión. Es importante aquí supervisar la velocidad de enfriamiento para garantizar que el metal se solidifique correctamente.
  • Estructuras de Soporte: Si estás creando una pieza con una geometría demasiado compleja o un voladizo, entonces necesitarás añadir estructuras de soporte temporales para evitar un colapso del polvo metálico durante la impresión.
  • Finalización de la Impresión: Continúa con el proceso de escaneo y fusión de capas hasta que hayas logrado imprimir el objeto metálico completo.
  • Post-Procesamiento: Después de completar el proceso de impresión, puedes retirar la pieza metálica de la plataforma de construcción y recoger cualquier exceso de polvo metálico para su reutilización. Los pasos adicionales de post-procesamiento podrían incluir tratamiento térmico, acabado superficial y cualquier proceso de acabado adicional que ayude a lograr la apariencia y propiedades de la pieza adecuadas.

Los Materiales Más Populares Utilizados en DMLS

Una de las cosas más interesantes sobre el proceso DMLS es que funciona con una amplia gama de materiales. Y, dado que estos materiales varían, podrás encontrar impresoras 3D directas de sinterización láser de metal que pueden crear piezas mientras las modelan.

Algunos de los materiales más destacados utilizados en este proceso incluyen:

  • Acero Inoxidable: Las aleaciones de acero inoxidable, que van desde el acero 316L hasta el 17-4 PH, son muy populares en los procesos de DMLS. Con su resistencia y resistencia a la corrosión, funcionan bien para diferentes aplicaciones en varias industrias.
  • Aluminio: También se pueden ver aleaciones de aluminio, como AlSi10Mg, que aportan su construcción liviana e impresionante conductividad térmica al proceso de DMLS. En aplicaciones que requieren propiedades mecánicas fuertes y poco peso, funcionan bastante bien.
  • Titanio: El titanio y sus aleaciones, como Ti6Al4V (también conocido como titanio de grado 5), son conocidos por su excepcional relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión y más. Con la sinterización láser directa de titanio, tienes un proceso de fabricación sencillo que produce múltiples beneficios.
  • Inconel: Mucho se ha dicho sobre la impresionante resistencia a la temperatura y la corrosión disponible en las aleaciones de Inconel. Con DMLS e Inconel, puedes crear productos que funcionan bien en entornos difíciles.
  • Cobalto-Cromo (CoCr): Las aleaciones de Cobalto y Cromo también ofrecerán una impresionante resistencia al desgaste y biocompatibilidad. La sinterización láser directa de metal DIY puede ser compleja aquí, pero es posible.
  • Acero para Herramientas: Puedes obtener materiales de acero para herramientas como D2 y H13 en el proceso DMLS. Su dureza y resistencia al desgaste los hacen especialmente ideales para funciones de herramientas.
  • Aleaciones de Cobre: En aplicaciones que requieren alta conductividad térmica, las aleaciones de cobre y el proceso DMLS funcionan a la perfección.
  • Aleaciones a Base de Níquel: Ya hemos hablado sobre Inconel. Sin embargo, es importante recordar que no es la única aleación a base de níquel disponible. Monel, Hastelloy y otros en esta categoría también pueden funcionar bien con el proceso DMLS, ofreciendo beneficios similares a Inconel.
  • Metales Preciosos: Al mismo tiempo, tienes varias máquinas DMLS que pueden trabajar con metales preciosos como platino y oro. En el espacio de la joyería, esto es especialmente prominente.

En general, querrás tener en cuenta que la disponibilidad de material probablemente dependerá de tus capacidades y la máquina de sinterización láser de metal directa específica con la que estás trabajando. Afortunadamente, en KDM Fabrication tenemos el conjunto de herramientas perfecto para ti.

Si necesitas herramientas o información para ayudarte con tu tecnología de sinterización directa de metal con láser DMLS, ponte en contacto con nosotros hoy.

Posibles Consideraciones para la Selección de Materiales

Como puedes imaginar, la selección de materiales adecuada juega un papel crítico en garantizar que obtengas lo mejor de tu proceso general de DMLS. Con eso en mente, aquí tienes algunas consideraciones críticas que es posible que desees tener en cuenta de cara al futuro al elegir un material:

  • Propiedades Mecánicas: Primero, ten en cuenta las propiedades mecánicas requeridas para la aplicación específica. Esto significa examinar factores como la resistencia a la tracción, el límite elástico, la dureza, y más. Cualquier material que cumpla o supere tus requisitos debería ser una opción viable.
  • Compatibilidad Química: En situaciones en las que la pieza necesitará estar expuesta a entornos difíciles, entonces es obvio que necesitas un material con resistencia y compatibilidad química óptimas.
  • Propiedades Térmicas: A continuación, querrás prestar atención a la expansión y conductividad térmica del material. Es posible que notes que algunas aplicaciones necesitan materiales con una alta o baja conductividad térmica, especialmente cuando surge la necesidad de gestionar eficientemente la transferencia de calor.
  • Biocompatibilidad: Esto no es para todas las funcionalidades. Sin embargo, en el campo médico, recomendamos investigar materiales biocompatibles que puedan interactuar bien con el cuerpo humano.
  • Peso: Dependiendo de la aplicación, el peso puede ser un factor crucial. Elige materiales que ofrezcan la resistencia y las propiedades necesarias mientras mantienen el peso de la pieza lo más bajo posible.
  • Costo:</
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