Hola a todos mi nombre, José Luis Ocaña.
Soy profesor de ingeniería mecánica de la Escuela Técnica Superior de
Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid,
y voy a exponer el tema perteneciente al máster de fabricación aditiva
de la UNED,
titulado procesos de fabricación aditiva por deposición de material
asistir a por, haces focalizados de energía,
según la acepción inglesa,
de la norma correspondiente en procesos,
que se denominan mediante del acta de posición.
El contenido que vamos a abordar a lo largo de este tema
es un primer punto donde consideramos en su conjunto
los procesos de fabricación aditiva.
Según la clasificación une en iso 17 2, 9, 6, publicada en 2015,
veremos específicamente el proceso de fabricación aditiva
por deposición asistida por haces focalizados en energía,
que es el tema que realmente nos ocupa,
y después en un punto posterior veremos la comparación
entre las tecnologías de fabricación basadas en esta metodología
con otras tecnologías de fabricación aditiva
y otras tecnologías de fabricación en general,
que nos darán una idea de los niveles de precisión dimensional
y de acabado final de las piezas fabricadas mediante la misma.
Finalmente, veremos un punto último.
Cuarto, sobre líneas de desarrollo futuro
de las tecnologías de deposición, de material metálico
asistida por haces focalizadas de energía,
es decir, en la abreviatura metal mede,
que utilizaremos y finalizaremos con una serie
de referencias más significativas en el tema al objeto donde poder
de que el alumnado pueda seguir fácilmente
todo este proceso de aprendizaje de la de las tecnologías,
como va a haber bastante figuras, bastantes tablas,
pues he considerado oportuno, pues poner siempre una referencia,
que se pueda seguir directamente en Internet
que nos lleve directamente a la fuente
de la cual ha sido extraída.
Entonces, he preferido esto para que se disponga de material original,
siempre por supuesto citando la fuente y, de alguna forma,
reconociendo esa utilización a efectos de copia.
Bien, entonces la primera parte de lo que el primer,
el primer punto que vamos a ver,
para fijar el contexto de las tecnologías
que de la que vamos a hablar es el enclave de la tecnología
de posición de energía, focalizada que reconoce la norma Hugué
une en iso 17 con 9, seis en el contexto
de otras tecnologías de fabricación aditiva del conjunto de tecnologías
de fabricación aditiva.
Esta norma,
que tiene sus antecedentes, normas anteriores,
pero que se van consolidando mediante esfuerzos conjuntos
de las Organizaciones de normalización,
pues la última versión en la cual,
pues se hace un estudio de la terminología,
es la norma que citamos, de la cual pongo la referencia
también en el apartado final de referencia más significativas.
Viene entonces en esta.
En esta norma se distinguen hasta siete tipologías de procesos
de fabricación.
Aditiva.
No son caprichosas, obviamente,
sino que son derivadas de los correspondientes estudios.
Pero en definitiva,
sí que permiten con alguna dificultad en los casos que vamos a citar,
pues una clasificación de todas estas tecnologías
de fabricación aditiva de acuerdo con la naturaleza
tanto de la fuente de energía que se aplica,
como de el sustrato sobre el que se realiza
la exposición, la deposición de material
el la propia naturaleza y forma física del material que se aporta
y bueno, finalmente, algunas peculiaridades,
que se derivan del estado físico de unos y de otros, no.
Entonces, las tecnologías en las que la norma citada,
pues divide las distintas tecnologías
o engloba las distintas tecnologías de fabricación aditiva,
son la foto problematización en cubeta.
Ahora veremos después posteriormente un esquema
de todas estas tecnologías.
La protección de material,
la protección de aglomerar ante la adición de materiales
instruido la deposición de material en láminas
la fusión el hecho de polvo y finalmente establece una entrada
para la deposición de energía focalizada bien.
Tengo que decir que en la acepción inglesa
la no la nomenclatura.
Para este tipo de procesos, que es precisamente
el que nos ocupa hoy, es directa en el cine,
posición quiero decir de posición mediante energía dirigida
pero claro la sutileza el idioma inglés no queda reproducida
en la denominación que en la traducción española
de la norma ha quedado entonces en la nomenclatura
a esta de la de la norma oficial española
editada por une, pues realmente se llama este tipo
de procesos de posición de energía focalizada entonces.
Desde mi punto de vista, este nombre es confuso
y en todo lo que es la presentación que vamos a hacer vamos a adoptar
otro nombre que desde mi punto de vista es mucho más explicativo
de lo que realmente ocurre en el proceso.
Entonces, para nosotros, la tecnología de deposición directa
de posesión en lengua inglesa
lo vamos a traducir sistemáticamente por deposición de material,
porque es lo que realmente se deposita asistir
a por hacer focalizados de energía.
Entonces es una pequeña variante que en inglés
constituye una sutileza que no es fácil de incorporar,
pero que en español, pues consideramos necesaria
simplemente para tener claro cuál es el contexto
en el cual nos movemos.
De hecho, si tuviéramos que describir explícitamente
cuál es la naturaleza o del proceso,
pues diríamos que la deposición de material asistida por haces
focalizados energía que responde al término denek
tener cierto posesión en la norma inglesa,
pues es el aporte de material subrayo el de normalmente metálico,
porque ya veremos que prácticamente todos los procesos de deposición
a asistir a haces de energía,
pues se realiza sobre materiales metálicos.
Hay algunas excepciones cerámicos
y quizá en algún otro tipo de material,
pero realmente lo que está ampliamente extendido
y realmente existe bibliografía y análisis, etc
se refieren a deposición de material metálico es decir,
aporte de material normalmente metálico,
en forma de polvo o hilo sobre una zona localizaba de material
a elevada temperatura donde resulta fundido e incorporado
a que la fuente de energía para el calentamiento
puede ser una láser, o una de electrones
o, alternativamente, un arco eléctrico,
como vea, como veremos bien.
Entonces.
Con esta descripción entendemos que sí que quedan bien
determinada la naturaleza del proceso que vamos a considerar bien,
antes de ver, digamos esquemáticamente,
y simplemente a título de inventario.
El resto de los procesos para ver las diferencias.
Con respecto al tipo de proceso que estamos considerando hoy,
pues aquí en columna última de la derecha puesto algunas
de las aproximaciones,
o incluso marcas comerciales o marcas registradas de tecnología
que se han desarrollado en cada una de las tecnologías
y en particular en el caso de la tecnología que nos ocupa,
veremos que ha habido tecnologías que ahora describiremos
en cuanto sus fundamentos,
que se han desarrollado bajo un nombre registrado,
que simplemente trata de explicar cuál es el fundamento del proceso.
Entonces, en particular veremos
porque son importantes la nuera additive, manufacturing,
que veremos por sus siglas, w a eme;
veremos ley salen, tienen llenar un echeita que veremos por sus siglas
LNFS el metal de posesión, lMD todo esto corresponde a nombres
registrados por distintas entidades e instituciones,
empresas para nombrar su proceso.
El proceso que ellos han desarrollado entonces constituyen
distintas variantes, pero, en definitiva,
lo que vamos a tratar de hacer hoy es tratar de sistematizar
todo el conocimiento, que aúna todos estos tipos de proceso
bajo una denominación común que es directa.
Tiene posesión y vamos a ver cómo precisamente esa clasificación
nos va llevando a distinguir a una distinción
entre las distintas características de cada uno de esos procesos,
sin entrar directamente en una descripción detallada
de cada uno de esos según lo ha publicado,
pues cada fabricante o cada institución
que lo que lo ha hecho público bien entonces tratando
de mostrar una descripción así aunque sea rápida,
de los distintos tipos de procesos,
vemos que los los otros seis tipos de proceso,
pues siguen las y la siguiente, digamos.
Metodología de aporte de material está el proceso de instrucción
de material, que es el que conocemos por aporte por vino
y que normalmente está representado por la tecnología fíense posición,
Mabel, que es deposición y foro y fabricación
de un modelo mediante aporte de vino es una tecnología muy corriente,
incluso se puede tener a nivel doméstico simplemente
porque se trata de la necesidad de un pequeño estresor
que va consumiendo el hilo de aporte,
y lo va depositando sobre el material basen por otra parte,
tenemos material que tiene, es decir, inserción de material,
que es el fundamento de todo lo que conocemos
como impresoras tres D. Es decir, normalmente se maneja un material
típicamente polímero, que se funde y mediante un sistema de máscaras
se va insertando sobre un sustrato generando la figura correspondiente.
Esto vale para impresión bidimensional,
lo cual podría constituir una impresora bidimensional,
pero normalmente la tecnología se ha desarrollado
de cara a generar piezas, tridimensionales y constituir
lo que comúnmente llamamos como impresión tres D. Hay un mapa,
un, una tecnología semejante a la de inyección de material,
que es la de inyección de aglomerar.
Ante entonces este tipo de tecnologías,
a diferencia del anterior en que realmente
en el caso de inyección de material; alimentación directa de material;
el material, que era listo para un pequeño curado,
o incluso sin curado sobre el sustrato,
mientras que hay otra tecnología que requiere necesariamente
de un proceso depurado, que es la protección de aglomerar.
Ante entonces se proyecta una Gomera
ante que es el responsable de la unión
entre distintos materiales de los que están en una cama o lecho
o incluso un influido simplemente para lograr una unión química,
y después el, mediante un proceso depurado.
Ese aglomerar normalmente se elimina de manera que queda hecha
la unión entre las distintos tipos sobre ciertas especies químicas,
que han sido unidad mediante dicho gobernante
y al final consolidan en una pieza sólida
lo que es la pieza objeto del diseño; no entonces,
realmente esta tecnología es muy parecida en cuanto a la anterior,
en cuanto a que se inserta un determinado material,
pero, sin embargo en el primer tipo en intención de material directo
se inyecta ese material en estado final,
mientras que en este caso se está intentando un aglomerado
de ahí la división de acuerdo con la norma,
que en estos dos procesos son distintos;
después hay otro proceso,
que es semejante al de deposición de material
ni o en este caso se trata de deposición,
de material en láminas entonces.
El proceso es que se deposita una lámina,
se aporta una energía para que salga mina,
que le adherida al sustrato y entonces,
realmente se va constituyendo el material,
en su forma tridimensional, mediante adición de de láminas,
con la forma que sea necesario
y que se pre -forma han con anterioridad
al proceso.
Bien.
Entonces estos son procesos de alguna forma bastante popular,
es que incluso se pueden con conocer a nivel doméstico;
ha citado que el caso de las impresoras tres D de hielo
normalmente se puede utilizar a nivel doméstico;
y el caso de las impresoras tres D,
protección de material, pues es fácilmente asequible,
incluso a nivel doméstico bien.
Hay otras dos tecnologías que realmente se basan
en la necesidad de aporte de energía mediante hace es de energía
precisamente y son dos tecnologías en principio distintas.
En cuanto a su conceptualización de acuerdo con la norma
pero que tiene bastantes semejanzas son la tecnología de foto,
polimedicación en cubeta,
que ha sido la base de la deposición de tecnologías concretas
por marcas comerciales es y que utiliza una foto
o un foto polímero, que es curado mediante la acción de la energía,
que va aportando un láser con gran precisión,
y de hecho ya veremos en la comparación de tecnologías,
que esta puede obtener grandes precisiones gracias
al curado in situ del material que se va, digamos, foto polímero,
izando, dentro de una cubeta llena de material líquida.
Pues, para obtener las piezas tridimensionales
y después, otra tecnología.
Que se basa también en el aporte de un haz energético
en este caso suele ser un láser o bien una de electrones en este caso
lo que se tiene es un material depositado,
y también se va apurando; éxito
y ese material es en estado sólido; ya se es polvo;
se va curando in situ, para poder obtener piezas,
tridimensionales y levantar determinados volúmenes.
Entonces, estas dos tecnologías son parecidas,
pero en realidad una se refiere a foto
problematización de material líquido en cubeta
mientras que otro fue es digamos curado
o solidificación de material en polvo en un hecho de polvo, que es
reiteradamente cubierto mediante una energía
y va generando la estructura tridimensional.
Entonces, con eso hemos visto seis de los siete tipos de procesos
que reconoce la norma.
Cuál es el que nos interesa hoy a nosotros.
El que nos interesa hoy a nosotros es el de la airef,
tener posición, es decir, de posición de material,
asistirá mediante unas energético focalizado.
Entonces, en ese tipo de material,
lo que tenemos es un material que va siendo aportado
y la energía necesaria para el aporte de este material;
es decir, la fusión del material,
ya sea en polvo o ya sea en nada, perdone, ni lo como veremos,
pues realmente la aporta una de energía,
y ese hace energía puede ser un láser,
como está aquí puesto, o una de electrones,
como también veremos.
Entonces, cuál es la diferencia con relación a este procedimiento?
El de fusión?
El lecho fundido pues en que el polvo
es aportado directamente sobre la pieza sobre sustrato
y no está en una cámara,
y después pasa el hacer para curarlo y fundirlo,
sino que simplemente el material es aportado en el mismo viaje
en el que la energía va aportando, son su energía,
valga la redundancia.
Entonces, realmente veremos que este es el tipo de tecnología diferencial
del que hablaremos hoy y los elementos fundamentales,
pues son el mecanismo de aporte
de y el mecanismo de aporte de energía,
y el resultado final es que sobre un sustrato,
se va haciendo crecer una estructura tridimensional
para ir capturando todo este polvo que se va aportando a
o lo y con la ruda de esta fuente energética
generamos esa estructura tridimensional, que es la pieza
objeto bien.
Entonces vamos a tratar específicamente
de este tipo de procesos.
Este tipo de procesos tiene una cierta variabilidad,
es decir,
dentro del del enclavamiento que hemos hecho
de distintos tipos de procesos según la norma,
pues realmente la tecnología de fabricación aditiva
por deposición, de material asistida por hacer focalizados energía,
es decir, la que estamos tratando hoy,
pues también tiene cierta sistemática cierta variabilidad
y cierto catálogo de posibilidades.
Entonces vamos a realizar este estudio, que es en definitiva
el núcleo de la de la lección que ponemos;
ahí; vamos a clasificar los procesos de deposición de material
mediante haces de energía focalizados según el tipo de procedimiento
de aporte del material de aportación,
Solón el tipo de age intenso de energía utilizado.
Vemos algunas aplicaciones, características, en cada caso
analizaremos las necesidades de procesado y control de material,
y compararemos entre distintas tecnologías.
De fabricación vienen todos los que sigue.
Vamos a utilizar este pequeño acrónimo,
que es realmente la notación internacional de,
es decir, cuando estamos hablando de este tipo
de procesos que ya hemos visto, la razón de por qué en español,
que era un poco largo desde el punto de vista lingüístico,
en realidad vamos a focalizarnos en la parte metálica,
decir según hemos dicho que realmente la mayor parte
de los procesos se refieren a deposición,
de material metálico pero bueno, en cualquier caso,
si no hiciéramos metálico estaríamos con con el resto del acrónimo
y el resto del acrónimo.
Es fabricación aditiva por dar ec,
tener posición entonces la nomenclatura internacional
sobre el tema lo veréis en cualquier.
En cualquier bibliografía citado de esta manera
es decir a ti manufacturing baita ere necesite posición
o incluso del acceder y disposición additive manufacturing
entonces realmente trataremos estoy y abrevia, leemos, digamos,
en el título tan largo
que de alguna forma hemos necesitado poner citando a debe
o en el caso de aporte de material metálico, que será la mayor parte,
pues me tan bien.
Entonces, considerando todo este tipo de procesos,
y yendo a la división a las divisiones que hemos citado,
pues esta tecnología la podemos de alguna forma,
clasificar en cuanto a la fuente de energía
y en cuanto al estado del material de aportación sí si vamos a lo
al estado del material de aportación,
pues las dos formas principales de aportar.
Ese material es o bien en forma de hila,
y lo de material con unas determinadas propiedades,
como veremos también en forma de polvo entonces,
ese material aportado en forma de hilo
o en forma de palabra es fundido,
sobre el sustrato efecto de la fuente de energía que pongamos
y cuáles pueden ser esas fuentes de energía,
pues normalmente esa fuente de energía,
pues han ido surgiendo de acuerdo con las aplicaciones concretas
y con las tecnologías concretas que se han ido publicando.
No entonces esa fuentes de energía,
pues tradicionalmente tradicionalmente al cole eléctrico,
porque como veremos algunas de las tecnologías que veremos
sobre todo las de aporte de hilo con arco eléctrico,
pues estaba muy realizada en lo que llamábamos soldadura
con arco eléctrico.
Entonces esta es, tiene una gran tradición.
En cuanto a los procesos de soldadura que, como veremos,
son una caso particular de los procesos que estamos considerando,
pero después ha habido otras tecnologías
como la ser y haz de electrones que son encargados
de focalizar esa energía sobre el material,
dado sobre el material de aportación,
lo hace, venden y muy propician su incorporación al sustrato.
Entonces, realmente lo que tenemos es una fuente de energía
que puede ser de este tiempo,
pues la una fuente láser, una de electrones un arco eléctrico,
o veremos las distintas modalidades de arco eléctrico
y entonces, pues bueno, esta sería una clasificación inicial
de estos procesos de fabricación aditiva
por hacer energía dirigida bien de la combinación
de estas posibilidades
y teniendo en cuenta que no todas son, son posibles,
pues no sale.
Esta pequeña tabla consideramos, primero,
que si tenemos una aportación de hilo o tenemos una aportación de polvo,
tenemos distintos procesos.
Entonces, si tenemos aportación de hilo, la Junta de energía
puede ser tanto electorales como arco o plasma,
según veremos ola.
Ser entonces la nomenclatura internacional es electro
-envíen, deposición, directa de energía electro
envíen ahora plasma le sea, entonces,
esta sería las tres tecnologías basadas en hilo,
mientras que la único tipo de tecnología que realmente utiliza
es la basada en la ser simplemente por consideraciones
de dificultad tecnológica,
porque, por ejemplo, si intentáramos aportar polvo
en una cámara de hace electrones esta cámara,
como ahora veremos, trabajan en vacío y entonces realmente
sería problemático el aportar este tipo de solución.
Por eso es una de las tecnologías que no funcionan,
y otras, como el a-al con arco eléctrico,
pues se es difícil de establecer, a través de un pobo insuflado.
Entonces, realmente estas dos tecnologías,
tanto de electrones como de arco, plasmar,
no se prestan para insuflar polvo.
Por otra parte, la tecnología de y lo y la ser,
si es posible y por supuesto la de polvo y la ser
pues es precisamente una de las que más ha dado más fructíferas
a más fructíferas ha sido desde el punto de vista de generación
de tecnologías concretas, marcas comerciales y aplicaciones
en los distintos sectores.
Bien, entonces una vez listas
la sistemática y las tanto la clasificación,
en cuanto a fuentes de energía y a materiales de aportación,
vamos a pasar revista lo primero a cada una de estas tecnologías,
viendo cuáles son las propiedades
o las características más fundamentales
de cada una de ellas entonces empezamos
por la tecnología de aporte, dije basaba en haz de electrones
como fuente de energía.
Bien, entonces esta tecnología, pues tiene su antecedente
en lo que era la soldadura por haz de electrones.
Entonces, si lo miramos desde un punto de vista conceptual,
la soldadura con electrones es una tecnología que, bueno,
da tiene su antigüedad,
que realmente se ha venido utilizando como una tecnología,
sobre todo de generación de estructuras.
Es generación de uniones soldadas y generación de reparaciones,
piezas desgastadas para aporte de nuevos materiales entonces
esta tecnología por tanto es una tecnología aditiva
es decir se engloba muy bien dentro de lo que consideramos
como fabricación aditiva normalmente se refiere a metales,
con lo cual seguimos dentro de la clasificación de metal
Tini y realmente pues es una tecnología
que resultaba conocida.
Pero bueno, las características fundamentales
es que se realiza en cámara de vacío el hilo de materia aportado;
se funde y se aporta al material base bajo la acción de una electrones.
La afectación térmica del sustrato es relativamente pequeña
porque las zonas de interacción del haz de electrones
puede ser controlada muy ágilmente y ser muy reducida.
Por tanto, esa zona, la cavidad de la unión metalúrgica,
es excelente porque se lleva a una soldadura real
entre los materiales de aportación y el sustrato
y, por tanto, realmente la calidad de material resultante.
Es decir, de lo que finalmente obtendremos
como pieza generada pues tiene todas las buenas propiedades,
metalúrgicas de una buena Unión soldada,
después comparativamente el ritmo de deposición
y la eficiencia de aprovechamiento de material está ya muy estudiado.
Tenemos en cuenta que el material se aporta en forma de hilo
y, por tanto, no se pierde gran parte.
Realmente no se pierde nada de material en el aporte,
como veremos en el caso de aporte de polvos y por tanto la aportación,
la eficiencia de aprovechamiento de materiales muy buena
y el ritmo de reposición, pues depende en último término
de la energía de las láser que yo esté poniendo,
entre perdón del-haz de electrones que esté poniendo
y entonces eso ya últimamente se consiguen muy buenas,
muy buenos ritmo de deposición.
Con esta tecnología parámetros característicos
son la intensidad de tensión de aceleración de las electorales,
que son, en definitiva los que proporcionan la energía
de los electorales y la intensidad de las y entonces bueno,
realmente ese es un parámetro fundamental, el ritmo de aporte de.
Es decir, yo tengo que acompasar el ritmo de aporte
de este hilo a la energía que estoy poniendo
en el haz de energía que es responsable del proceso
y después lo que es un parámetro a seleccionar,
dependiendo del tipo de material, dependiendo de la altura y parámetros
que yo desee de la zona que se va a adicionando a decir
de las zonas que se va construyendo es la velocidad de desplazamiento,
del sustrato y el ángulos del posicionamiento en estos
sólo parámetros principales.
Ahora veremos algunos, digamos,
casos en los cuales esto puede ser de una u otra manera,
no y ejemplos característicos.
Recordamos que siempre hemos obtenido algunas de estas figuras de fuentes,
digamos que se citan aquí.
Pues realmente el efecto, perdón, el la forma.
El aspecto final de la pieza que ha sido construida
mediante esta tecnología es de este tipo,
y vemos que para pasar a la pieza en su estado final,
pues se va a necesitar un cierto proceso de remet canalizado
o lo que se llama en general algún posproceso
que pueden ser de varios tipos, no solamente el rey, mecanizado,
como veremos; veremos;
entonces está la primera de las acepciones;
la segunda de las acepciones,
que también está introducida desde el punto de vista
de la soldadura en este caso la soldadura con arco y plasma
es precisamente la acepción de carácter en el sitio posición
guadaira o plasma entonces, que necesitamos en este caso;
en este caso necesitamos la generación de un arco eléctrico;
entonces la;
el salto de ese arco eléctrico con su corriente da lugar
a una energía que intercepta el material de aportación
que normalmente están en ello.
Entonces esa energía que intercepta,
se funde y causa su incorporación al material.
Entonces realmente lo que tenemos lo que necesitamos
es una fuente de energía que dé lugar a esa corriente,
a esa intensidad de corriente que funda el material de aportación
y logre incorporarlo al material.
También es una tecnología conocida.
Desde el punto de vista de la soldadura entonces
la soldadura o narco es una tecnología ampliamente conocida
y la novedad es que mediante la lo
que estamos describiendo que es una tecnología
de fabricación aditiva se empieza no solamente en lo que
tradicionalmente se empleaba que era la generación de uniones
soldadas o reparar reparación de materiales;
mediante un recaure se pueden generar también estructuras
como estas que se están poniendo aquí
mediante el principio de fabricación aditiva bien.
Entonces en este caso la energía, esa portada por el arco eléctrico,
al hilo de material aportado normalmente es coaxial o externa;
puede ser que venga coaxial mente, ahora veremos distintas modalidades,
pero que venga coloquialmente y se consuma el mismo
para ser aportaron,
pero normalmente es un material que se aporta externamente.
La Unión metalúrgica de nuevo es muy buena
porque se trata en Ribagor de una soldadura
y se ha desarrollado ampliamente las técnicas de soldadura.
Para lograr una buena calidad metalúrgica
se ponen lograr eficientes eficiencias
de aprovechamiento de material muy altas, porque en definitiva
estamos de nuevo ante un material que no se desperdicia,
es decir, si todo el material o prácticamente todo el material
que se está fundiendo o sea puerta y de la misma manera,
dependiendo de la intensidad del arco que eso sea capaz de establecer,
puedes puedo lograr comparativamente elevado ritmo de reposición
y en este caso
los parámetros característicos son la intensidad y tensión
de la fuente de alimentación del arco eléctrico, que son en definitiva
las que tienen que proporcionar la energía
para que circule la corriente a través del material que sea
difundir la ritmo de aporte de Bilbao precisamente.
Es decir, yo siempre tengo que compatibilizar
el aporte de energía que hago con el ritmo de aporte de hilo
para que ni me sobre ni me falte.
Es decir, sea una un tamaño,
acompasado y proporcional la energía al aporte
de lo que yo puedo ir depositando la velocidad de desplazamiento
entre el sustrato y el que es de alguna forma importante
y que muchas veces viene determinado por necesidades de diseño
y de la forma del componente, la distancia, electrodos, sustrato,
el ángulo de posicionamiento y el posible gas de protección,
que eso necesita, poner muchas veces para prevenir efectos indeseables
desde el punto de vista de resistencia a la corrosión.
Este es, como habíamos dicho, el aspecto de un material, de un,
un componente de una pieza generada mediante este procedimiento
de fabricación aditiva con hilo y halcón y bueno,
efectivamente.
También vemos que se necesita un proceso
hasta llegar a la forma final.
Realmente nos damos cuenta de lo que vamos
a ver posteriormente, que es que todas estas operaciones
normalmente van a generar componentes con una precisión dimensional
limitada.
Que después hay que corregir los distintos procedimientos
de corregir, de corrección.
De esa formas.
Limitadas y quizá una macroestructura limitada,
lo pondremos luego de manifiesto bien, la tercera, de las no.
Antes de entrar.
Como se trata de un procedimiento de aporte por por arco eléctrico,
aporte de energía por arco eléctrico,
pues podemos utilizar cualquiera de las tecnologías que normalmente
se utilizan para la soldadura por actual eléctrico,
podemos utilizar un electorado de volframita,
inerte que no se desgasta y entonces necesitamos aportar el material;
podemos utilizar un electrónico consumible,
y entonces estaremos en la tecnología de metal arco,
y entonces, pues bueno, realmente estaremos en una variante
de la tecnología de soldadura por arco eléctrico
y después podemos poner una electrodos no consumible
que lo que hace es generar mediante una elevada tensión
sobre el sustrato, un plasma,
que es el que en definitiva donde se establece la corriente,
que entonces es el procedimiento conocido típicamente
en soldadura por arco eléctrico como basado en plasma.
Entonces, en realidad todos estos parámetros
son a determinar y son función de primero de material concreto
que queramos utilizar como sustrato, el material concreto
que queramos utilizar como material de aportación.
Después, la forma geométrica de materia de del material,
sustrato, sobre todo es decir, de la superficie,
sobre la que tenemos que depositar el material
pero también la forma concreta
de la figura que queremos generar por fabricación aditiva
entonces dependiendo de una u otra, y dependiendo de las aplicaciones
y de la naturaleza de los materiales,
pues utilizaremos una u otra de esta variante, su incluso
otra variantes y venidas entre ellas que realmente bueno
pues se han ido desarrollando como tecnologías de soldadura
por las ser porque en definitiva
el perdón soldadura por arco eléctrico
porque en definitiva esta es la tecnología que estamos aplicando.
Bien ejemplo de un componente de gran tamaño
generado mediante este tipo de tecnología.
Es esta hélice de gran tamaño.
Aquí vemos tamaño comparativamente con una persona y bueno
pues vemos cómo se se ven a pesar de que ya ha sido reme,
canalizada para darle su acabado superficial
o por lo menos un pre acabado suficientemente exento de rugosidad.
Pues como se ven digamos la pistas, las pistas reales de fabricación
se pueden ver aquí bueno, pero más dificultosamente,
pero donde realmente se intuyen.
Es precisamente en la zona en la que ha tenido lugar el rey mecanizado,
que intentan reproducir la forma en la que ha sido depositado
el material.
Bien la tercera de las acepciones que hemos visto
es la aportación de hilo, pero basada en la láser.
Entonces aquí ya cambiamos el.
La forma de aportar energía ya no es hacer electrones
ni es un arco eléctrico, es ya directamente un láser,
y ese láser lo que tiene es que fundir
el material que se estaba aportando y mediante esa fusión,
incorporar dicho material al material de sustrato.
Bien, una de las características que veremos
para este tipo de tecnologías basadas en la ser es su capacidades
de adaptarse mejor que ninguna otra,
a posibles formas geométricas difíciles,
tanto del sustrato como de las paredes
o figuras de fabricación aditiva que queramos obtener.
Entonces, en este caso lo que aportamos es un hilo,
pero en definitiva ya estamos viendo
cómo el objetivo de la láseres precisamente en la fusión
de ese hilo, de manera que quede digamos incorporado
a la pared que estoy tratando de generar,
pero en este caso evidentemente la energía es aportada por el aula.
Sale el libro material aportado, se agota lateralmente
porque la mayoría de los casos se sería posible
también aportarlo de forma coaxial, a través del cabezal láser,
a pesar de que es una opción más la normalmente se aporta lateralmente.
El material aportado se funde bajo la acción de la hay
una moderada aceptación térmica del sustrato,
porque el aula ser se puede enfocar con gran precisión
sobre pequeñas superficies de material,
y esta quizá la pequeña dificultad de que la radiación,
la ser espacialmente, reflejaba por muchos materiales metálicos
sobre todo los materiales metálicos, entonces ahí podemos perder
eficiencia de aprovechamiento de material,
si bien la calidad de la unión metalúrgica
sigue siendo buena porque el material que logramos incorporar
pues lo hace con gran solidez y mediante la energía del habla ser
soy yo capaz de mejor de optimizar las condiciones de deposición,
de manera que la unión metalúrgica sea buena.
Entonces, lo que ocurre es que la eficiencia
del aprovechamiento del material no es tan buena en este caso,
es decir, hay material que puede no aprovecharse en el proceso.
El ritmo de deposición puede ser inferior al de otras tecnologías
y lo que sí tenemos, es una comparativamente elevada,
versatilidad geométrica,
para trabajos sobre superficies complejas, es decir,
superficies de una geometría difícil,
los parámetros característicos, según decíamos,
o la potencia y distribución de la energía,
de la, el ritmo de aporte
de lehenengo la velocidad de desplazamiento,
de sustrato y el posible gas de protección.
Aquí tenemos de nuevo una muestra de un componente
generado mediante estas tecnologías, bien,
xa que hemos visto las tres posibles tecnologías
de aportación mediante asistencia de energía,
dirigida.
Vamos a repasar
cuáles son las las propiedades o características fundamentales,
es decir, los parámetros fundamentales
que juegan un papel en el éxito, es decir,
en la calidad final de las piezas generadas mediante las mismas.
Bien, y para eso vamos a considerar igual
que consideraremos en el caso de las aportaciones
de vamos a considerar tres fuentes principales de parámetros
a determinar.
Es decir,
todo esto son variables que eso tengo que considerar a la hora
de diseñar el proceso,
es decir, tengo que tener en cuenta todos estos parámetros,
al menos a la hora de diseñar el proceso.
Entonces tenemos parámetros desde el punto de vista de la energía
portada desde el punto de vista de los materiales
y desde el punto de vista de diseño del proceso.
Ahora veremos lo importante que puede llegar a ser el diseño del proceso
desde el punto de vista de la energía portada,
pues tenemos que tener el tipo.
Tenemos que tener en cuenta el tipo de si son electrones o láser.
Entonces, recordemos que estamos analizando los procesos
basados en deposición, de hilo y entonces tenemos
que considerar si estamos aportando mediante haz de electrones
o mediante un láser; si es en cualquier caso,
tenemos que tener en cuenta la potencia de las,
bien en forma de potencia, en forma de láser,
es decir, el flujo fotónica o si es energía de los electrones
que están incidiendo.
Y cuántos electrones por unidad de superficie.
Es decir, qué flujo de electrones tenemos en cualquier caso
tenemos que tener en cuenta cuál es la característica de las,
es decir, la tensión de aceleración de los electrones
o la longitud de onda de láser.
Es decir, porque eso va a jugar un papel importantísimo,
va a jugar un papel importantísimo en la interacción
de la con la materia, tanto fundamentalmente con el material
de aportación, que es el que se trata de fundir,
pero a veces también con el incluso, con el mismo sustrato después,
tenemos que tener en cuenta el diámetro de la.
El perfil energético de distribución.
Porque, claro, no es lo mismo tener una cilíndrico,
pero con una energía distribuida como de manera uniforme
que con una energía focalizada como puede ser en un aula,
ser en la cual tenemos un perfil tipo campana, Louisiana Central,
alrededor del eje.
Entonces, todo eso son parámetros importantes
a tener en desde el punto de vista de los materiales,
pues tenemos que considerar el material de sustrato.
Siempre hay una tendencia a considerar solo el material
de aportación, que es el del que se va a generar el componente,
pero es que el material de sustrato también tiene una influencia,
tiene una importancia,
porque es la primera base sobre la cual se va
a dejar el material de recubrimiento entonces los niveles de dilución,
sobre todo en las pistas iniciales de las que estoy generando.
El componente son importantes y entonces ese material de sustrato
hay que tenerlo en cuenta y seleccionarlo.
Normalmente es mucho más fácil de seleccionar, por supuesto,
pero hay que tenerlo en cuenta después el estado superficial
del mismo,
porque la esa dilución de la que estoy hablando
pues realmente va a ser distinta si la rugosidad superficial
del sustrato es distinta de pues la topografía
de esa región de deposición, tanto en el sustrato
como después en la pista que voy generando después,
por supuesto la naturaleza del material aportado
y las condiciones del material aportado,
es decir, el material aportado,
va a tener en general una composición química.
En general será una unido.
Estamos en tecnologías de ido que tendrá
una determinada composición química,
de manera que al ser refundido para dar lugar
a una serie de compuestos, normalmente internet a Lycos,
que van a interacción, interactuar con el digamos
la pistas ya construidas y van a ir generando esa pared,
pero de una forma que yo puedo gobernar
a través de la propia composición del material de aportación.
Entonces, realmente, si solo quiero hacer,
por ejemplo una parte de material que sea fundamentalmente antioxidante,
pues yo tendré que optimizar la composición del hilo
de aportación,
digamos en digamos en haceos de este tipo,
y si no estoy trabajando en hacer los estoy trabajando en ti también,
pues tendré que seleccionar la aleación correspondiente
que sea capaz de construir la, digamos,
la forma geométrica que deseemos con la mejor es propiedades.
Respecto a una determinada propiedad
o en general se se suele considerar un conjunto de propiedades
como resistencia mecánica resistencia corrosión etc
etc pero en definitiva la composición del material de aportación
la composición del hilo de aportación,
es fundamental para esto de poner las condiciones del material
de aportación.
Hay estudios en los cuales se pone de manifiesto precisamente
que el calentamiento del material puede jugar una,
un efecto importante sobre la calidad final
de la pieza que se está generando.
Entonces, dependiendo ya digo de la composición del material
y del objetivo final que está intentando lograr,
pues esas condiciones de aporte del material
pueden ser significativas.
Después, en la bibliografía final que pondremos,
pues muchos de estos problemas
se tratan para que se puedan estudiar desde un punto de vista concreto
y después un tema muy importante que ya
es conocido desde el punto de vista de la soldadura,
es decir, todo aquel que ha realizado soldadura mediante hilo
pues sabe que esto es importante.
El flujo del gas y la naturaleza del del gas de protección
es una variable importante a tener en cuenta,
sobre todo porque se trata de desplazar determinado jase
ese perjudiciales, como pueden ser las inclusiones;
de hidrógeno en la soldadura y entonces todo esto el insuflar
un determinado volumen de gas de protección normalmente alargado,
pero en las condiciones más exigentes, incluso helio
pues realmente es muy importante desde el punto
de vista de maximización de la calidad metalúrgica.
Del de la pieza final constituida
y después desde el punto de vista del diseño del proceso,
esto es realmente muy importante
porque hay que considerar la geometría final,
la bala inicial de sustrato y la geometría final,
que quiero hacer el sistema de alimentación de hilo
como lo puedo posicionar, diámetros de lo aportado,
angulo de incidencia, ritmo de aporte velocidad
ya hemos dicho alguna de estas en las distintas tecnologías,
velocidad relativa del hilo al sustrato distancia
entre las pistas, estrategia de desplazamiento,
estrategia de desplazamiento del hilo.
Esto se puede poner de manifiesto mediante este tipo de vista
en el cual, pues claramente se ve que hay estrategias distintas
de desplazamiento del hilo
que generan distintos tipos de estructuras,
después el tiempo de ciclo de fijación de la pistas
y la posible posible precalentamiento
que pueda tener, en el sustrato entonces con esto
resumimos un poco los distintos parámetros, que son,
que es necesario tener en cuenta cuando estamos aplicando
las tecnologías de deposición basadas,
en hilo mediante hace electrones mediante plasma o barco,
y mediante las bien vemos por fin la cuarta
de las tecnologías,
de las que hemos estado hablando, que es la tecnología de deposición,
de material basadas en haces intensos de energía,
basada en la utilización de nuevo y en la ser
como fuente de energía.
Entonces, en este caso lo que hacemos es disponer una novela.
Normalmente esa todo era, es coaxial
o a una combinación de tómelas laterales,
que simulan o tratan de reproducir un efecto coaxial.
Entonces se pongo se coloca bajo la acción de una,
las el intenso.
Entonces ese las evita eso, es el encargado de fundir
el sobre el sustrato.
Entonces,
realmente este esta tecnología es esencialmente distinta
a las que hemos estado viendo con anterioridad,
y la parte de la diferencia radica fundamentalmente
en que estamos aportando polvo
y que el polvo está incidiendo encima de la pista de material
en la zona en la que yo quiero hacer un crecimiento
y que es fundido e incorporado a la misma mediante la acción
de una fuente energética,
que en este caso es el láser.
Entonces vemos aquí muchas de las problemáticas
que podemos tener en cuenta.
De hecho, esta tecnología es de las más extendidas es precisamente
una de las tecnologías que se ha revelado como la más versátil,
para generar volúmenes grandes mediante adición de materiales,
sobre todo porque el nuevo es aparentemente más fácil
de manejar.
Yo lo puedo insuflar de cualquier manera,
sobre cualquier sustrato
y realmente es la que en definitiva ha dado,
ha dado lugar a la proliferación de sistemas de fabricación aditiva
basados en sistemas de energía
dirigida como los que estamos viendo.
De hecho, ahora veremos una curiosidad.
Bueno, quizá en la transparencia anterior
vemos que el logotipo que se utiliza en el curso precisamente está basado
en este tipo de tecnologías, que en esta está tapado bien,
entonces en este caso la energía, esa portada,
por el láser, el pueblo de material aportado lo es por una tómela coaxial
o un sistema de todas las dirigidas el material aportado.
Se funde bajo la acción del láser
y, por tanto, la afectación térmica del material que va siendo base,
pues es relativamente pequeña.
Sin embargo, ya se ve que puede haber
una relativamente importante pérdida de material en polvo.
Luego la eficiencia de aprovechamiento de material
va a ser relativamente bajan y otra hay una ventaja que es
que yo puedo depositar distintos materiales,
bien de una forma individual o una forma concurrente,
es decir,
simplemente estableciendo una mezcla en el material aportado con esto
tengan una facilidad adicional sobre el hilo.
Si se quiere poner una composición de hilo
dada muchas veces fabricar toda una serie,
una bobina de hielo de material, de aportación,
pues puede ser complicado,
mientras que en este caso yo puedo premezcla dar los huevos en unas,
digamos, en unas sistemas de aporte de padrón,
en unos hilos de aporte de cómo y después mezclarlos
y aportarlos conjuntamente a través de la topera.
Entonces muchas veces se puede hacer esa mezcla de pueblos
digamos con anterioridad al proceso
o bien, muchas veces si se desea
se puede aportar primero un poco después,
secuencialmente otro, y así sucesivamente.
Es decir, la versatilidad en de aporte de material
que me proporciona este proceso es muy superior a las demás.
Entonces, qué pasa?
Pues que tengo un moderado ritmo de deposición
y a cambio lo que tengo es una relativamente elevada, yo diría,
muy elevada.
Versatilidad geométrica para trabajos sobre superficie complejas
y de gran volumen.
Entonces aquí vemos una muestra de cómo se puede mediante la acción
de un cabezal láser en un brazo robotizado
al que se conduce una conducción de aporte de.
Pues le puedo generar estructuras digamos con muy gran
versatilidad geométrica, y esto es, en definitiva,
una de las propiedades que ha hecho crecer este tipo de tecnología
sobre las anteriores.
Las anteriores en el fondo
estaban inspiradas en procesos de soldadura con arco,
mientras que con arco y bueno,
a la cual se ha podido añadir el haz de electrones helando a ser o incluso
procedimientos nieve, ni dos las eran con como procedimiento de soldadura,
pero esta tecnología es una tecnología
radicalmente distinta, independiente está basada solamente
en el aporte de energía mediante la láser,
y un que yo puedo insuflar o bien coaxial mente,
o bien a través de un sistema de todas las dirigidas.
Entonces, realmente, el tema de la elevadísima versatilidad
geométrica para trabajo sobre su superficie complejas
y de gran volumen es lo que realmente ha empujado a esta tecnología,
a ser crecientemente implantada en la industria,
en este caso parámetros característicos.
Ahora lo veremos en más detalle, pero son potencia y distribución
de la energía, de las el ritmo de aporte
de plasmar la velocidad de desplazamiento del sustrato,
el factor de recubrimiento de pistas y el ángulo de incidencia
y el posible de protección,
porque aquí también necesito cierto gas de protección
para prevenir la inclusión de defectos en el material general.
Bien, aquí tenemos en este caso que consideramos de gran importancia
dentro del conjunto un esquema de una instalación
en la cual aquí vemos los distintos gases que funcionan,
uno que lleva al transporte al polvo y otro, que es el enlace,
protección, el láser que aporta su energía,
las tomateras, que finalmente aportan el nuevo,
y cómo es posible en el fondo, controlar a través de un sistema,
lo cual será muy importante cuando lleguemos al punto
en el cual todos estos procesos se tienen
que controlar.
Entonces, bebés algunas aplicaciones,
características en los cuales se pueden utilizar distintos tipos
de materiales.
Muchas veces, estos materiales serían muy difíciles de construir
o de incorporar a través de hilo
-y por eso la tecnología de aporte de polvo,
pues es una tecnología, digamos, muy socorriera.
Se pueden generar geometrías de lo más variopinto,
grandes estructuras, incluso estructuras espaciales,
y aquí había preparado un pequeño vídeo
que espero que funcione.
Para que se pueda ver cuál es el proceso mediante el cual
se pueden ir generando estructuras de gran dimensión,
estructuras de grandes dimensiones, todo esto por supuesto puede ser
encontrado en las referencias que se indican preferido,
mantener todas las referencias, perdón, todas las figuras
en su estado original, pero citando,
como he dicho todas las referencias entonces tratando de resumir
cuáles son los parámetros fundamentales en esta tecnología
de la serie aporte, pues tenemos, como antes en el caso de la energía
aportada en el caso de los materiales,
en el caso de diseño del proceso, considerando la energía
pues la potencia de la por por supuesto la longitud
de onda del ser porque no es conocido para los especialistas,
en interacción la materia que no todos los tipos de láser
interactúan de una manera con todos los tipos de materiales;
es decir, hay unas frecuencias, digamos características
de las cuales la interacción es más eficiente,
la diámetro, perfil y distribución energética
de las.
Lo citábamos antes, ya sabemos que los láseres normalmente tienen
una distribución energética que no es digamos uniforme,
sino que tienen una distribución energética basada en la forma
en las que la las eres, generado en la cavidad resonante
y después la posible secuencia temporal de incidencia;
es decir, podemos tener hacerla a ser que sean tanto continuos
como Pulsados,
y que podemos, digamos, aplicar en distintos momentos
del proceso.
En cuanto a materiales, tenemos materiales de sustrato,
estado superficial del sustrato topografía de la región de posición,
igual que teníamos antes naturaleza del material.
Empobrecer.
No olvidemos que ahora estamos en material
en poco condiciones del material aportado,
tanto distribución de tamaño y forma de las partículas,
es decir, el polvo tiene una distribución de tamaño medio
de las partículas de tamaño medio, quiero decir de tamaño.
Si esas partículas son fábricas, que sería el ideal,
diámetro de las partículas,
pero es que esas partículas pueden tener formas irregulares,
entonces, pues tienen un tamaño característico,
y a su vez, ese tamaño característico puede ser mayor o menor,
y ahí para todos los pueblos una distribución estadística
del tamaño de esas partículas.
Eso es muy importante.
Desde el punto de vista de la aportación,
porque realmente eso me va a dar lugar a una mayor o menor
aún más pormenor, aprovechamiento del material sobre el sustrato,
después el flujo de carácter protección,
que como antes hemos dicho, que es importante,
y después desde el punto de vista de diseño del proceso,
un poco lo mismo que habíamos visto antes
y en este caso pues las estrategias
que podemos seguir para la posición del pueblo
pues son semejantes a las que habíamos visto entonces,
en este caso lo que antes decíamos que la velocidad relativa,
del a de perdón,
del hilo de aportación con relación al sustrato,
pues en este caso el velocidad relativa de la autovía,
era con el sustrato y cambiando lo que haya que cambiar.
Otra cosa que hay que tener en cuenta es la distancia entre pistas,
porque, si bien en el caso de pueblo
depositamos una única pista muy bien concentrada,
espacialmente que la posición de Leiro en el caso del pueblo,
y vamos a depositar como una especie de cordón
que tiene una anchura media pero no es una anchura siempre,
igual, va a tener una altura, una anchura y una distribución,
como si fuera una gota de agua que se va digamos propagando
sobre el material entonces realmente pues todo eso hay que tener en cuenta
desde el punto de vista del proceso
había preparado aquí en esta transparencia, una diagrama
en el que se ven las interrelaciones entre los distintos estadíos,
de progreso, de lo que es de todo el proceso,
en el caso de fabricación, con plasma y perdón con polvo
y láser.
Entonces, por supuesto, hay una propiedad de centrada
que se pueden ver aquí hay unas propiedades físicas
de los materiales y del sustrato, todo eso,
tal lugar a una dinámica de baño fundido, calentamiento de pieza
y generación interna de tensiones.
Todo esto da lugar a una dinámica de la interacción,
el la láser con el flujo de polvo,
y finalmente da lugar a una evolución micro estructural
y a unas propiedades microscópicas
que se reflejan en las propiedades finales.
Entonces, esto es muy importante
entenderlo desde el punto de vista físico.
Por qué?
Porque realmente lo que tengo en este proceso
es muchos procesos en combinación muchos procesos que son difíciles
cada uno en sí mismo.
Tengo la interacción inicial
de la láser con la partícula de polvo,
hay una transmisión de energía directa
de las partículas al material,
pero también directa del láser al material,
el material.
Se forma un pozo o zona fundiera,
que puede adquirir un régimen turbulento,
ese régimen turbulento transmite la energía al sustrato
y, en definitiva,
todo esto es un proceso que es bastante complicado físicamente.
Entonces, realmente yo me tengo que armar
de las herramientas para poder conocer ese proceso
y diseñarlo adecuadamente.
Hay que tener en cuenta que al final el resultado
pues va a ser una estructura metalúrgica,
va a ser la historia térmica y como consecuencia
va a ser una características, micros, estructurales,
que van a generar el perdonen o un otros defectos,
y entonces todo esto al final
también va a repercutir en lo que es el comportamiento mecánico
del material.
Entonces, no nos olvidemos que desde la fase microscópica
en la que estamos depositando el nuevo y fundieron dolo a nivel
de la zona fundida,
pues vamos a progresar en proceso de ese resol edificación
hacia una zona mesos -tópica, en la cual se van
a determinar las propiedades mecánicas del material,
y finalmente vamos a llegar a la zona,
a la zona de a escala macroscópica,
en la cual se van a hacer evidentes todas esas propiedades mecánicas,
y además yo la puedo ensayar y medir bien,
entonces que digamos variables son fundamentales.
O cuáles son los parámetros óptimos para la realización
de este tipo de procesos?
Bueno, de muchos estudios
se pueden deducir cuáles son los parámetros óptimos
de realización de los procesos simplemente como muestra seleccionado
el, poner aquí dos parámetros que son en definitiva
los que creo que son fundamentales a la hora de seleccionar el proceso
y que ya se ve que para cada material pueden ser distintos.
Uno es la la, la aportación de energía,
medida a través de este parámetro, líneas impute,
es decir,
el aporte de energía por unidad de profundidad y por otra parte,
cuál es el aporte de polvo entonces de.
En esta gráfica se ve claramente
en que si aportó demasiada energía por unidad de profundidad,
pues puedo traspasar el material y no conseguir la consolidación,
mientras que si aportó demasiado,
pero puedo lograr que el material no se funda suficiente
y entonces en ambos casos el proceso es inválido.
No; entonces hay una zona, hay una zona
en la cual pues realmente combinando estos parámetros se puede llegar
a unas condiciones optimizados de realización del proceso.
Hay una zona que además es muy conocida,
en la cual generó además porosidad y entonces,
pues bueno, también es una zona a evitar bien bien
en todos estos procesos en todos estos procesos.
Por tanto, estoy sometido a la realización
de un cordón o cordones sucesivos que van generando una pieza,
y, entonces el ideal es que no haya defectos,
pero la realidad es que todos estos estructura,
todas estas estructuras que se generan mediante fabricación
aditiva, pues al final pueden tener una serie de defectos que son debidos
a distintas causas.
Entonces, haciendo un análisis de todos esos defectos
se podrían clasificar en estas cuatro categorías.
Primero, tensiones residuales y distorsión de la pieza.
Entonces, esas tensiones residuales y distorsiones de la pieza,
pues son debidas a gradientes, térmicos,
inapropiados y elevaba velocidades de enfriamiento.
Entonces, en esta tabla, aparte del origen,
pues estoy también resumiendo el efecto principal
y la posible mitigación.
Pero vamos, solamente nos vamos a concentrar,
a la vista de la tabla, en cuál es el origen.
La porosidad está generada
o bien porque el propio ya tiene una porosidad
que hay que vigilar que se va selectivamente dentro del material,
generando precisamente un vacío que viene a ser ocupado
por un gas indeseable.
Por eso hay que proteger el material desde el punto de vista
de inclusión, de gases perjudiciales,
fundamentalmente hidrógeno, un insuficiente aporte de energía.
Entonces hay que trabajar en la zona de aporte de energía,
como hemos visto en la gráfica anterior,
en la cual ese aporte de energía sea suficiente
para que no haya falta de fusión del material de aportación.
Después, otro defecto muy digamos muy corriente o muy muy frecuente,
es la fractura y de laminación del material,
una vez depositado entonces.
Esto correspondería a lo que es una fractura en frío del material.
Entonces,
esto me se debe fundamentalmente a elevadas velocidades,
de enfriamiento y ambientes térmicos,
un aporte energético demasiado alto o demasiado bajo
y después una propiedades metalúrgicas del material de aporte.
Es decir, puede haber una cierta incompatibilidad
entre las propiedades del material base
y el material de aporte,
con lo cual puede llegar a dar lugar a este tipo de defectos.
De fractura de laminación, esto muchas veces
se corrige mediante la combinación de materiales en materia de aporte
entonces la mejora, de compatibilidad,
de materiales aportados y de sustrato,
mediante eso que decíamos antes de que puedo seleccionar
el material de aporte
y entonces hay un problema en este tipo
de tecnología que es muy difícil de resolver,
pero que es consustancial a al desarrollo de la tecnología,
que es la generación de una elevada rugosidad superficial.
Entonces, claro, esto normalmente es
debido a un bajo aporte energético,
pero también un tamaño excesivo de las partículas de polvo,
pues fundamentalmente a las velocidades de barrido
y posiblemente al desajuste de parámetros de proceso.
Esto son posibles causas,
pero en definitiva, por mucho que yo optimice
todo este tipo de posibles causas,
al final voy a tener una elevada rugosidad
y va a ser necesaria.
La aplicación de procesado,
de las piezas al objeto de solucionarlo es el procesado,
puede ser tanto técnico como de compactación termo mecánico
digamos o mecanizado sustrato vivo posterior para de alguna forma
obtener las dimensiones finales, que es lo deseo entonces.
Los tratamientos térmicos.
Normalmente se aplican a las piezas para homogenización de la micro,
estructura, reducción o eliminación de tensiones residuales,
mejora de la máquina, habilidad para después el tratamiento mecánico
y en general mejora de las propiedades mecánicas;
es decir, se trata de un unos tratamientos térmicos
que vienen a ser tratamientos térmicos,
similares a los tratamientos
de bonificado que se aplican a las digamos, a los materiales en masa,
o los que no son generados mediante fabricación aditiva.
Después hay unos tratamientos típicos
de estos estructura generadas mediante fabricación aditiva,
que son los llamados tratamiento de compactación,
mediante los cuales lo que se hace es intentar compactar la estructura
al objeto de eliminar defectos fundamentalmente porosidades
entonces lo que se corrige con estos tratamientos,
de los cuales lo más conocidos son jota,
y eso está es decir la compresión,
eso estática y el tratamiento por ondas de choque generada,
por la ser como mecanismos de compactación.
Se duda la reducción de la porosidad,
la homogeneización de la micro estructura
y mejora también en las propiedades mecánicas
y después, si todo esto ya se ha aplicado,
al final el material sigue quedando con unas defectos superficiales.
A veces tenemos que ya no estructurales, que son debidos
a una rugosidad excesiva, y entonces todo ese tipo de defectos
o digamos resultados de la fabricación se eliminan
normalmente mediante un tratamiento de mecanizados ilustrativo entonces,
y este es el componente generado por fabricación aditiva
normalmente se suele llegar a esta digamos a este estado
del componente, una vez mecanizado con el suelo habrá en parte
eliminación de distorsiones, se logra un mejor acabado superficial
y sobre todo la la precisión dimensional
que necesita desde entonces con esto
habríamos visto los fundamentos de las cuatro tecnologías
de fabricación aditiva según técnicas de deposición,
de material mediante energía dirigida es importante
y por eso incluso esta transparencia,
lo que podría ser la monitorización y control de calidad
en los procesos de fabricación mediante este tipo de tecnologías,
pero considero que no debemos invertir mucho tiempo en esto,
puesto que es un tema en sí mismo
y realmente pues puede ser seguido separadamente.
Este sería un esquema, un sistema de control automático
de este tipo de procesos y después lo que sí hay que hacer
es evaluar las tecnologías, las distintas tecnologías,
con arreglo a una serie de criterios.
Aquí tenemos en esta transparencia
los criterios más importantes de evaluación de las tecnologías
en general de todas las tecnologías de fabricación aditiva,
pero en particular de las que estamos hablando.
Entonces hay digamos criterios de evaluación de todo tipo,
como pueden ser los geométricos,
criterios que pueden ser de coste de consumo energético
pero los fundamentales son precisión dimensional
prestaciones mecánicas materiales base funcionalidad superficial
y tiempos de fabricación estos son los criterios más críticos,
hay otros criterios importantes, como la necesidad de procesado,
que hemos visto y la complejidad geométrica,
que bueno,
que puede ser importante a la hora de seleccionar una tecnología.
Entonces, tratando de comparar
todas las tecnologías de fabricación aditiva que estamos considerando,
es decir, las metal Aemet es decir las de fabricación
mediante deposición directa de energía por hacer focalizados te
posición de material mediante asistencia de haces focalizados,
pues hay dos criterios fundamentales.
Primero, que es la resolución en la pieza fabrica
y o bien el tamaño de la pieza,
o bien el ritmo al cual puede generar la pieza.
Entonces, estos dos son los criterios mal manejado.
Normalmente, entonces vemos que mientras la tecnología.
Dick, es decir, deposición, material basada
en haces de electrones, perdón, enlaces de energías focalizada,
utilizando hilo,
permiten una muy gran versatilidad en cuanto a tamaños de pieza,
con una, digamos prudente o moderada resolución.
En cuanto a la geometría,
esa resolución puede ser algo mayor para los sistemas basados en la ser,
pero estos tienen la digamos la pequeña limitación
de no poder realizar piezas de gran de grandes dimensiones,
como lo son en el caso de las tecnologías,
basadas en hilo como referencia
también se ha puesto la tecnología de fusión,
el hecho de que es otra de las tecnologías que salía
en la primera lista de la clasificación,
pero que hoy no consideramos lo que es la fabricación directa
de mediante tecnologías extractivas.
Después, utilizando la misma escala en cuanto a complejidad de la pieza,
se ve claramente que las tecnologías de deposición,
basadas en hilo son, digamos, más productivas,
bastante más productiva que las tecnologías basadas en polvo
y de la combinación de estas dos gráficas
fundamentalmente saldrá la tecnología que eso elija.
Para mí digamos mi mi diseño completo,
mi diseño particular.
Es decir, tengo considerar como hemos dicho,
el material del cual lo voy a construir,
lo que me permite estos son gráficos,
simplemente orientativos, pero para mí material en particular,
como son estos dos gráficos que productividad me puedo obtener,
digamos es importante, pero quizá sea un último criterio
a considerar.
Sin embargo, el criterio fundamental a considerar es la calidad,
la calidad y falta de defectos de componente que generó
y la digamos, la complejidad y resolución que yo necesito obtener
en ese componente.
Entonces hay, digamos, componentes o piezas que yo tengo,
que generaba que son muy pequeñas, que necesita una elevada resolución.
Entonces, me tengo que ir a una determinada tecnología
y, por contra, hay otras tecnologías
a toda una y otras piezas que tienen que ser de gran tamaño,
en las cuales no importa demasiado la precisión en la, la geometría,
porque después lo puedo remar, reme canalizar.
Entonces, pues bueno, en función de de una y otra tengo yo
que elegir mi tecnología.
Otro criterio de lección, de tecnología.
Es de la misma manera, es otra forma de presentar resultados semejantes.
En cuanto a resolución dimensional, volumen de pieza remodele
-oposición y también puedo hacer figurar la eficiencia energética.
Entonces aquí tengo otra clasificación de los procesos
atendiendo a todo esto, no?
Entonces, creo que en cuanto a resolución dimensional
las tecnologías basadas en la ser son, digamos,
las más precisas.
Sin embargo, tienen el problema de la eficiencia energética,
que es bastante más baja,
mientras que si yo quiero ir a grandes volúmenes de pieza ancho,
puedo utilizar la tecnologías de haz de electrones
porque además tengo una eficiencia energética y las de arco,
pues también tengo la misma eficiencia energética,
pero sin embargo no puedo generar tantos tantos piezas
de tanto volumen.
En fin, todo esto son criterios que se manejan que han
de manejarse a la hora de seleccionar un proceso de fabricación
mediante estas tecnologías.
Pero además, aparte de comparar estas tecnologías unas con otras,
a mí me interesa la comparación de las tecnologías
con otras tecnologías de fabricación aditiva
y simplemente para eso he incluido de transparencias simplemente
para ver que las tecnologías les diré
y se ven aquí se ven aquí en comparación
con otras tecnologías.
Precisamente en cuanto a el tamaño de los detalles,
que bueno ya se ve que para obtener grandes de Tales
pues tengo que recurrir a otras tecnologías
y en cuanto a ritmos de deposición y de la misma manera
combinando el tamaño de los detalles frente a tamaño real de pieza,
pues evidentemente todo esto es una línea digamos,
una correlación positiva,
y entonces aquí tengo posicionados a los procesos de deposición
de material asistidos por haces focalizados de energía,
ocupando esta zona,
en las cuales son mayores los tamaños que se pueden conseguir,
pero también los digamos los detalles a los que puedo llegar
son menos precisos bien tratando de hacer un resumen
de todas estas características, en una tabla.
Aquí vemos que nuestros procesos estarían aquí tamaños típicos,
pues de dos metros metro y medio
alrededor de un metro o dos metros.
El procesado que se necesita generalmente es corrección;
dimensional, acabado superficial posible,
tratamiento termo mecánico para eliminación de distorsiones,
y se me fui, digamos a la resolución típica,
pues tengo estos márgenes para distintas tecnologías.
Entonces aquí ya se ve directamente en qué escala estamos.
Entonces,
las tecnologías de fabricación mediante estas tecnologías
que hablamos hoy de posición dirigida de energía directa de posesión,
pues están en una, digamos, resolución típica que es,
digamos; no de la teoría,
es pero casi casi; es decir,
tenemos alguna peor, pero realmente no tienen comparativamente una gran
resolución, por eso por eso las hay que llevar a acabados,
dimensional, superficial y Micro estructural detallado.
Yo fabricó el material, fabricó la pieza,
pero no sé que los procesos de acomodación
de esa pieza a tolerancia geométricas
y muchas veces a mejora de la estructura,
pues son estrictamente necesarios.
Por otra parte, tiene la pega de que son procesos que en algunos casos
por ejemplo en la ser polvos son poco eficientes energéticamente,
y desde nuevo lo que sí está claro se puede tomar
como una, como una limitación, pero en definitiva
esto hay que hacerlo para cada uno de los procesos.
Tengo que hacer un un estudio bastante exhaustivo
de los parámetros de operación y de cómo diseño el proceso;
a cambio; tengo una gran versatilidad y capacidad para la reparación.
Tengo gran capacidad de deposición,
de elevadas cantidades de material y generar piezas grandes,
y tengo un amplísimo espectro de materiales de deporte,
por lo que habíamos dicho.
Le que puedo aportar distintos tipos de materiales, sobre todo
si estoy en las tecnologías de polvo simplemente para ajustar
las propiedades del material que yo voy a generar bien
y tratando ya finalmente de comparar con algunas de las tecnologías
finales de fabricación también con las ultra activas,
pues vemos que las resoluciones esto es la rugosidad superficial
frente a precisión.
Entonces vemos que las tecnologías de fabricación aditiva en general
pues tienen una mayor, implican una mayor rugosidad,
mientras que la tecnologías de fabricación sus
tractiva, que son en definitiva las que acabó aplicando,
pues son capaces de lograr una mayor precisión entonces,
de ahí vienen muchas de las líneas de desarrollo y mejoras
de las tecnologías de deposición,
de material asistida por hace focalizados en energía.
Entonces esas líneas
se centran fundamentalmente en optimización de procesos,
se en desarrollo de técnicas de caracterización
de materiales nuevos materiales según las líneas que están puestas
aquí, nuevos procesos y sistemas,
pero sobre todo en aplicaciones emergentes,
que lo que hacen es intentar generar sistemas de fabricación
en los cuales las tecnologías de fabricación aditiva
del tipo que estamos considerando pues van con otras tecnologías
de fabricación,
generalmente sus activas,
generando lo que se llaman tecnologías híbridas.
Entonces, realmente a una de las tendencias mayores
que hay en nuevos procesos y sistemas de fabricación
es la fabricación de muy elevado volumen
es incluso más elevado de los que hemos visto aquí,
sobre todo en sectores como el espacial,
en los cuales son necesarios grandes volúmenes de deposición
y otros, como por ejemplo, sectores aeronáutico,
el naval, y el de bienes de equipo,
en los cuales se hacen necesarios elevados ritmos de fabricación,
para que los procesos sean rentables,
pues aparte de esos se hace desarrollo de tecnologías híbridas,
de a su, de adición, sustracción.
Entonces ahí está mucho del futuro
de las tecnologías de fabricación aditiva,
es decir, en su simbiosis con otras tecnologías,
y esto aquí se demuestra.
Me ha parecido interesante poner
cuáles serían los futuros desarrollos,
cuáles serían los futuros desarrollos que nos esperan en este ámbito,
y lo hay desarrollos tanto de la explica.
Bueno, esto es realmente resume la transparencia anterior
desde el punto de vista de la exploración
de los propios procesos de fabricación,
es decir, de la integración de la fuente de energía,
con el material aportado.
Ahí todavía hay mucho que estudiar y de hecho muchos estudios
que ponen de manifiesto la importancia de Perea,
condicionar el material de aportación, hay mucho trabajo
por hacer en lo que es optimización del del proceso,
es decir, tratando de generar, digamos,
pautas de diseño adecuadas para producir más rápidamente
y con mejor calidad.
Los sistemas ya, digamos, los sistemas en uso
ya constituyen mejoras importantes sobre los sistemas tradicionales,
pero son necesarias mejoras en los sistemas,
sobre todo en los sistemas de monitorización y control,
y después está el tema de los materiales.
El desarrollo de nuevos materiales siempre
es un tema realmente candente, y en este caso mucho más,
pues porque hay es conocido que hay muchas incompatibilidades
en la práctica entre determinados materiales
a la hora de ser de formar parte de un componente
fabricado por fabricación aditiva,
y entonces el hecho de generar nuevos materiales
con composiciones intermedias,
que sean compatibilizado, horas de distintos materiales
que inicialmente eran incompatibles, pues hay todo un campo de desarrollo
entonces realmente yo diría que el campo
de los procesos de fabricación aditiva por deposición,
de material asistida por hace focalizados energía
es un campo yo diría.
Desciende en cuanto a las aplicaciones;
es decir, el ritmo de crecimiento de aplicaciones es,
digamos yo diría exponencial, con corta, constante de tiempo,
porque se va viendo que este tipo de procesos
acogotan una grandes ventajas, sobre todo a su capacidad,
incorporación en sistemas de producción industrial
aportaron unas grandes ventajas.
Entonces lo que hay es una floreciente.
Asimismo, investigación en todo lo que son fundamentos y de hecho,
pues este tipo de procesos es el que se está incorporando,
llevaba ya bastante tiempo, siendo incorporando
el a los grandes proyectos de fabricación de componentes
y una muestra fundamental de este tipo de proyectos.
Son proyectos aeroespaciales, es decir,
muchos componentes aeroespaciales se han empezado,
se han visto una gran oportunidad de aprovechamiento
de estas tecnologías para poder generar algunos componentes
que de otra manera eran difíciles de fabricar,
incluso con otras tecnologías de fabricación aditiva,
como la hace tecnología de fusión.
De hecho, de que tienen limitado el tamaño máximo de pieza.
Con esta, con este tipo de tecnologías
y aun a expensas de introducir determinados procesos,
resulta que es posible fabricar componentes,
como lo hemos visto en algunas de las aplicaciones de gran tamaño,
de los que son requeridos para grandes componentes,
como cohetes espaciales,
etc. Entonces, yo diría que la tecnologías de fabricación aditiva
por deposición, asistida por hace focalizados energía, es decir,
la acepción directa de posesión de acuerdo con con la norma,
pues tiene un gran futuro y por eso merece la pena
ser estudiada como digamos, como complemento
a lo que son las explicaciones.
He creído conveniente poner aquí en la página final
unas referencias principales, hay muchísimas,
pero sobre todo una referencia básicas para que muchas de las cosas
que se han podido ir viendo en la lección se puedan estudiar
en detalle y desde luego para abrir nuevas perspectivas de estudio,
para que los estudiosos que quieran seguir de alguna forma
estudiando a fondo valga la redundancia
este tipo de procesos que ya digo tiene un gran potencial a nivel
futuro como una de las referencias incluso incluso precisamente
la terminología,
con la salvedad de que se encontrará que esta terminología
pues desde mi punto de vista es algo inexacta en español
y conviene corregir en la manera en la que le hemos visto la lección.
Bien, pues con esto doy por finalizada la lección dedicada
a procesos de fabricación aditiva por deposición de material asistida,
por hacer focalizadas de energía.