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Tecnologías de impresión 3D (IV): Fusión de lecho de polvo (EBM)

Posted 27 diciembre, 2014 by in Impresión 3D, Tecnologías with 3 comments

La tecnología de impresión 3D (o fabricación aditiva) de Fusión de lecho de polvo (Powder Bed Fusion) consiste básicamente en una capa de polvo (del material con el que se desea construir) al cual se le aplica una fuente de energía térmica que funde con la forma programada capa a capa hasta formar el objeto deseado. Existen 5 procesos que usan la tecnología de fusión de lecho de polvo:

En este blog explicaremos tres de los procesos más utilizados, EBM, SLS y SLM siendo el resto de procesos muy similares entre sí.

El proceso de impresión 3D EBM permite imprimir en metal piezas con una gran comportamiento mecánico

El proceso de impresión 3D EBM permite imprimir en metal piezas con un gran comportamiento mecánico – Foto vía Arcam

EBM: Fusión por haz de electrones (electron beam melting)

Este proceso está patentado por la empresa sueca Arcam y consiste en fusionar un polvo de metal en vacío (para evitar porosidades y defectos) usando un haz de electrones.

El proceso comienza con una fina capa de polvo de metal que se distribuye uniformemente a través de la cámara de impresión por un rodillo automatizado. El lecho de polvo es elevado a una cierta temperatura óptima para la posterior fusión. Entonces, el haz de electrones comienza a moverse a través del polvo fundiendo una sección transversal del objeto. Bobinas electromagnéticas que controlan el haz de electrones ayudan a proporcionar un control rápido y preciso del haz que permite mantener de forma simultánea a varios bloques de fusión. Esto implica que varias partes del objeto se pueden construir al mismo tiempo, mejorando notablemente los tiempos de impresión. Finalizada una capa, una nueva capa de polvo se extiende sobre la parte superior de la capa anterior y el haz de electrones procede a formar la siguiente sección transversal.

Cuando el objeto está totalmente impreso, está rodeado de exceso de polvo sin fundir. Ese exceso de material proporciona soporte para geometrías complejas y salientes que podrían requerir soportes especiales en otros procesos de impresión 3D.

Cuando se ha completado la impresión se deja enfriar la pieza dentro de la cámara de impresión. En un postprocesado, el material sobrante se recupera y recicla, dejando detrás el modelo final.

El proceso de fusión por haz de electrones (EBM) es ideal para aplicaciones que requieren alta resistencia o altas temperaturas, ya que produce objetos extremadamente densos y fuertes. Sin embargo, debido a las altas temperaturas alcanzadas en el proceso, el objeto puede estar sujeto a algún estrés térmico o deformación medida que se enfría.

Por tanto, en el proceso EBM por fusión de haz de electrones encontramos:

– Materiales de impresión: Principalmente varias formas de polvo de titanio y cromo cobalto. Dado que el proceso se lleva a cabo en vacío a alta temperatura, produce objetos comparables al material forjado y que tienen mejores cualidades mecánicas que el titanio fundido o cromo cobalto. El proceso EMB también tiene certificados materiales biocompatibles.

– Ventajas y aplicaciones de la fusión por haz de electrones: Este proceso es capaz de imprimir piezas muy densas y fuertes. Además, apenas produce residuos ya que en el postprocesado se recupera casi todo el material sobrante.

Muy útil para estructuras muy complejas (no se producen termogradientes como en otros procesos de fusión de lecho de polvo). Apto para aplicaciones de transferencia de calor incluso con materiales ligeros. Útil para piezas producidas en pequeñas series, prototipos de forma y ajuste, prototipos funcionales y producción final de piezas de apoyo.

Gran aplicación en la industria médica para implantes de cirugía u ortopédicos personalizados

– Inconvenientes de la fusión por haz de electrones: Las impresoras 3D de EBM son muy caras y además requieren de un personal muy especializado para su manejo, por lo que la inversión inicial es muy alta. Por otro lado, la superficie final de las piezas es rugosa, haciendo necesario un postprocesado mecánico si la aplicación lo requiere.

En HXX somos profesionales de la impresión 3D en Sevilla y podemos realizarle impresiones en los diferentes materiales y tecnologías que necesite.

Tags: Cromo cobalto / EBM (Electron Beam Melting) / Fabricación aditiva / Fusión lecho de polvo / Impresión 3D industrial / Industria médica / Prototipos / Tecnología médica / Titanio

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