FABRICACIÓN ADITIVA 23 minimizando así el postprocesado necesario y permitiendo un ahorro de material. Además, la FA ofrece la posibilidad de fabricar piezas demayor complejidad geométrica, al igual que ofrece una gran flexibilidad en cuanto a materiales procesables. Este trabajo se centra principalmente en la FA metálica. Esta tecnología ha experimentado un desarrollo muy acelerado en los últimos años, gracias a su aplicación en la industria. Dada la gran variedad de materiales y fuentes de energía empleados en FA metálica, procesos muy distintos son englobados dentro de este término. Entre las categorías de FA definidas por la norma UNE-EN ISO/ASTM 52910:2020 [1], para la fabricación de componentes metálicos se emplean los procesos basados en Proyección de Aglutinante o Binder Jetting (BJ), el LaminadodeHojas o Sheet Lamination (SL), la Fusión de Lecho de Polvo o Powder Bed Fusion (PBF) y el Aporte Directo de Energía o Directed Energy Deposition (DED). Sin embargo, este artículo se centra en las dos últimas, ya que son los procesos de FAmetálica más extendidos a nivel industrial. 1.1. Fusión de lecho de polvo La fusión de lecho de polvo o Powder Bed Fusion (PBF) se utiliza en la fabricación de componentes metálicos de tamaño reducido. En este proceso una capa fina de polvo es pre-depositada sobre la plataforma de fabricación, donde una fuente de energía concentrada funde selectivamente el polvo de aquellas regiones que se corresponden con la geometría del diseño digital (Figura 1). Cuando el material fundido se solidifica, el lecho de polvo se recubre nuevamente de material virgen, y mediante la repetición sucesiva de este proceso se fabrica la geometría final. El resultado es una pieza de densidad superior al 99,5%, con buenas tolerancias dimensionales y un acabado superior al resto de tecnologías de FA. Para el caso de emplear una láser como fuente de calor, L-PBF, gracias a su aporte térmico altamente localizado y su relativamente baja afección térmica, permite fabricar piezas de geometrías complejas, paredes muy finas o que integren estructuras de celosía o lattice. Por su parte, la mayor limitación del PBF es que el proceso debe llevarse a cabo en una cámara inerte, lo que limita las dimensiones máximas de las piezas a fabricar. 1.2. Aporte directo de energía El aporte directo de energía o Directed Energy Deposition (DED) se basa en alimentar y fundir el material de aporte directamente en aquellas zonas del sustrato donde se quiere generar la pieza (Figura 2). Las trayectorias que forman cada capa se generanmediante el movimiento relativo del cabezal de aporte (fuente de energía y material a aportar) respecto del sustrato. En este caso, el proceso de fusión también se realiza bajo una atmósfera protegida, que puede ser tanto local como global. Durante el proceso de fabricación, la fuente de energía funde una región del sustrato, creando lo que se conoce como baño fundido o melt pool. El material de aporte es inyectado en el baño fundido, donde se funde y se une al material del sustrato. La protección local del material aportado evita la oxidación de las piezas sin la necesidad de trabajar en una cámara inerte, lo que facilita el acoplamiento del cabezal de aporte a una máquina cartesiana de 5 ejes o a un brazo robótico. De estamanera, se pueden aportar superficies de mayores dimensiones, lo que posibilita su aplicación a la reparación de troqueles o a la fabricación de piezas complejas de grandes dimensiones, como piezas aeronáuticas. Los procesos que utilizan un láser como fuente de energía se conocen como aporte directo de energía mediante láser, o Laser Directed Energy Deposition (L-DED) en inglés. En estos casos el material puede ser alimentado en forma de polvo o hilo, mientras que los procesos de Fabricación Aditiva por Arco Eléctrico, o Wire Arc AdditiveManufacturing (WAAM) se alimentan únicamente por hilo. En el caso del L-DED, la alimentación de material en forma de polvo ofrece una mayor precisión y flexibilidad al proceso, ya que reduce los problemas de direccionalidad que presenta el hilo. De estamanera, se pueden generar trayectorias más complejas, aumentando así la libertad geométrica. En cambio, la eficiencia de material obtenida en el caso del aporte por polvo esmenor que en hilo y, además, muy variable, siendo habituales valores de entre el 30 y 70% de aprovechamiento. Sin embargo, el aporte por hilo goza de una eficiencia másica cercana al 100% y tasas de aporte de material más altas, lo que aumenta la productividad del proceso. 2. VENTAJASDELAFABRICACIÓN ADITIVA FRENTE A PROCESOS TRADICIONALES El gran interés que ha despertado la fabricación aditiva tanto a nivel industrial como de investigación se debe, indudablemente, a las múltiples ventajas que presenta frente a procesos de fabricación convencionales. Si bien esta tecnología aún está en proceso de Figura 2. imágenes de (a) estructura lattice, y (b) aplicación en carcasa de motor aeroespacial [2].
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