Componentes de polvo y luz láser

Artículo del 30 de noviembre de 2018 

Laserschmelzen

Fabricar nuevos componentes capa por capa con láser, en lugar de forjarlos o fundirlos: una tendencia que crece cada vez más en la industria. La llamada fabricación aditiva se ha utilizado durante mucho tiempo principalmente para fabricar prototipos. Festo produce ahora por primera vez un componente de serie de aluminio.

El método consiste en esparcir polvo en ondas sobre una placa hasta que se forma una capa uniforme y continua. Desde arriba se aplica un láser luminoso hacia abajo, que funde el material en determinados puntos de modo que se una y forme una unidad. Después se añade más polvo y el proceso vuelve a empezar: así es como se crea un componente nuevo mediante fabricación aditiva. El proceso se viene aplicando en la industria desde los años ochenta, al principio, solo con plásticos. Hoy día también se utilizan otros materiales, como el aluminio.

Preparativos esenciales

El punto de partida de todos los componentes es una estructura CAD en 3D que el cliente o el constructor crean por ordenador. Antes de que comience la fabricación, el modelo CAD se ajusta y se coloca virtualmente en el espacio del dispositivo de fabricación aditiva (la impresora 3D). Al hacerlo, la fabricación comprueba qué posición es la que mejor se adapta a la geometría del componente.

La disposición precisa en el espacio es de especial importancia si el material utilizado es el metal. En este caso concreto, se necesitan estructuras de apoyo para impedir que el material se combe, por ejemplo, que se levanten los laterales. Estas estructuras de apoyo deben poder retirarse fácilmente de forma mecánica una vez finalizado el proceso de fabricación aditiva. Por este motivo, a la hora de fabricar componentes de serie resulta especialmente útil ajustar la orientación de los mismos antes de la construcción.

Un componente de aluminio impreso en el espacio: las estructuras alveolares de apoyo y la placa de sustrato en la que está soldado el componente se retiran manualmente después de la impresión
Un componente de aluminio impreso en el espacio: las estructuras alveolares de apoyo y la placa de sustrato en la que está soldado el componente se retiran manualmente después de la impresión

Fabricación de componentes capa por capa

Una vez que se ha encontrado la posición correcta, la impresora 3D puede empezar a trabajar. En el espacio se coloca una placa de aluminio —la llamada placa de sustrato—, que se atornilla y se calienta aproximadamente a 170 grados. A continuación, un recubridor avanza y retrocede sobre la placa y aplica el aluminio en polvo, que el láser funde en los puntos indicados por el modelo CAD. Cada capa tiene aproximadamente 50 µm de espesor, comparable a un cabello humano.

Al final del proceso de fabricación, todo el espacio está cubierto de polvo. Dentro se ocultan los componentes acabados. El operador aspira el polvo suelto con una ventosa de aspiración por vacío. Este se conduce a un depósito de polvo y se puede reutilizar para el siguiente proceso de fabricación. A continuación, se retira la placa de sustrato junto con el componente. En los siguientes pasos, se limpian los componentes y se separan de la placa de sustrato, se retiran las estructuras de apoyo y, en caso necesario, se retocan puntos importantes, por ejemplo, mediante fresadoras CNC. El componente nuevo estará listo.

Impresora 3D con la que se fabrican los componentes de aluminio
Impresora 3D con la que se fabrican los componentes de aluminio

Primer componente de serie en Festo

Recientemente, los tubos de aire para la alimentación de energía en el actuador giratorio de émbolo DRRD de Festo se han fabricado por primera vez como componentes de serie mediante fabricación aditiva con aluminio. El actuador giratorio se utiliza principalmente en tareas de agarre en las que se producen giros, por ejemplo, cuando hay que coger un bombón de una cinta transportadora, girarlo y colocarlo en otra cinta dentro de su envoltorio. La alimentación de energía se encarga de que los canales de aire y otros cables del interior del actuador giratorio se desplieguen. De este modo, no se enrollarán por fuera del actuador y no lo obstaculizarán durante el giro. En el futuro está previsto fabricar otros componentes utilizando el proceso de fabricación aditiva.

El tubo de aire para la alimentación de energía en el actuador giratorio de émbolo DRRD es el primer componente de serie que Festo ha hecho mediante fabricación aditiva con aluminio
El tubo de aire para la alimentación de energía en el actuador giratorio de émbolo DRRD es el primer componente de serie que Festo ha hecho mediante fabricación aditiva con aluminio

Vea aquí la impresora 3D en acción: