Diferencia entre la tecnología EBM y la tecnología DED

El mundo de la impresión 3D en metal es un paisaje fascinante, rebosante de posibilidades para crear componentes complejos y robustos. Pero dentro de este reino destacan dos titanes: La fusión por haz de electrones (EBM) y la deposición de energía dirigida (DED). Aunque ambas utilizan una fuente de calor focalizada para fabricar piezas capa a capa, sus procesos subyacentes y los productos resultantes difieren significativamente. Por lo tanto, si se está embarcando en un viaje de impresión 3D en metal, la elección de la tecnología adecuada es fundamental. Abróchese el cinturón, porque estamos a punto de profundizar en los intrincados detalles de EBM y DED, equipándole para tomar una decisión informada.

La diferencia de materiales entre estas dos tecnologías de impresión 3D sobre metal

Imagine la despensa de un chef. La EBM es como tener un armario meticulosamente organizado lleno de polvos metálicos de gran pureza previamente medidos. Estos polvos, que suelen tener forma esférica y un tamaño de entre 10 y 100 micras, garantizan un comportamiento de fusión uniforme durante el proceso de impresión. Algunos de los polvos metálicos más utilizados en EBM son:

• Aleaciones de titanio (Ti-6Al-4V, Gr23): Conocidas por su excepcional relación resistencia-peso, biocompatibilidad y resistencia a la corrosión, estas aleaciones son ideales para aplicaciones aeroespaciales, implantes médicos y procesos químicos.
• Acero inoxidable (316L): El acero inoxidable 316L, una opción versátil, ofrece un buen equilibrio entre solidez, resistencia a la corrosión y asequibilidad. Se utiliza en todo tipo de aplicaciones, desde componentes de automoción hasta equipos marinos.
• Inconel (IN625): Esta aleación de alto rendimiento presenta una resistencia superior a temperaturas elevadas, lo que la convierte en la opción preferida para componentes de motores a reacción, intercambiadores de calor y otras aplicaciones que exigen resistencia térmica.
• Cromo-cobalto (CoCr): Al ofrecer una combinación de biocompatibilidad y resistencia al desgaste, el CoCr es una opción popular para implantes ortopédicos y otros dispositivos médicos.
• Aleaciones de níquel (Inconel 718): Estas aleaciones presentan una fuerza excepcional, resistencia a la fluencia y rendimiento a altas temperaturas, lo que las hace valiosas en aplicaciones como álabes de turbinas y gasoductos.

Por otro lado, la DED funciona más como una cocina de flujo libre. Utiliza materias primas metálicas en forma de alambre o varillas, lo que ofrece un espectro más amplio de compatibilidad de materiales. He aquí algunas opciones de uso común:

• Aleaciones de acero (acero bajo en carbono, AISI 4130, acero martensítico envejecido): DED destaca en el procesamiento de una amplia gama de aleaciones de acero, atendiendo a aplicaciones que exigen alta resistencia y asequibilidad, como componentes estructurales y herramientas.
• Aleaciones de níquel (Inconel 625, Inconel 718): Al igual que la EBM, la DED puede trabajar con aleaciones de níquel de alto rendimiento, proporcionando una mayor flexibilidad en términos de geometría de construcción gracias a la materia prima de alambre/varilla.
• Aleaciones de aluminio (AA 6061, AA 7075): El DED abre las puertas al uso de aleaciones de aluminio ligeras y soldables para aplicaciones en las que la reducción de peso es crucial, como los componentes aeroespaciales y las piezas de automoción.
• Aleaciones de cobre (C18000): La capacidad del DED para manipular aleaciones de cobre lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una alta conductividad térmica y eléctrica, como disipadores térmicos y barras colectoras eléctricas.
• Aleaciones de titanio (Ti-6Al-4V): Aunque la DED puede procesar aleaciones de titanio, conseguir el mismo nivel de propiedades del material que la EBM puede resultar complicado debido a la posible contaminación por oxígeno.

Lo más importante: La EBM ofrece un entorno controlado con polvos prealeados, ideal para piezas de alto rendimiento que requieren propiedades específicas del material. La DED, por su parte, ofrece una mayor flexibilidad de materiales con materia prima de alambre/varilla, lo que la hace adecuada para una gama más amplia de aplicaciones.

La diferencia de velocidad de impresión entre estas dos tecnologías de impresión 3D sobre metal

Piense en un coche de carreras frente a un tractor robusto. EBMdebido a su meticuloso proceso de fusión del lecho de polvo, tiene una velocidad de impresión más lenta que la DED. Un proceso típico de EBM puede tardar horas o incluso días en completarse, dependiendo de la complejidad y el tamaño de la pieza. El DED, con su deposición continua de alambre y varilla, tiene una velocidad de impresión significativamente mayor, pudiendo terminar una construcción en cuestión de minutos u horas.

¿Por qué la diferencia de velocidad? La EBM implica el precalentamiento de todo el lecho de polvo para garantizar un comportamiento de fusión uniforme. Además, cada capa requiere un escaneado meticuloso por parte del haz de electrones. La DED, por el contrario, se centra únicamente en el área específica que se está depositando, eliminando la necesidad de precalentar toda la cámara de construcción.

Elegir la velocidad adecuada: Si su prioridad es la creación rápida de prototipos o la producción rápida de piezas metálicas de gran tamaño, la DED puede ser la mejor opción. Sin embargo, si necesita componentes de alta precisión con propiedades de material excepcionales, la menor velocidad de EBM se traduce en un mayor control y precisión.

La precisión de estas dos tecnologías de impresión 3D en metal es diferente

Imagine un delicado reloj suizo frente a un robusto reloj de pie. EBM destaca en la producción de piezas de gran precisión con un acabado superficial excepcional. Esto se debe a la fusión precisa de polvos prealeados y al entorno controlado dentro de la cámara de EBM. El grosor de las capas en EBM puede llegar a ser de 30 micras, lo que permite crear características intrincadas y superficies lisas.

La DED, por su parte, da prioridad a la velocidad y a la deposición de material frente a la precisión absoluta. Aunque pueden producir piezas funcionales, las piezas DED pueden presentar un acabado superficial ligeramente más rugoso y tolerancias dimensionales que no son tan estrictas como las que se consiguen con la EBM. El grosor de las capas en DED suele ser de 100 micras o más.

Factores que afectan a la precisión:

• Fuente de calor: El haz de electrones focalizado de EBM ofrece un control más preciso de la fusión en comparación con el haz láser más amplio de DED o el proceso de soldadura por arco.
• Materia prima: Los polvos prealeados en EBM ofrecen un material más uniforme en comparación con las posibles variaciones en las materias primas de alambre/varilla utilizadas en DED.
• Estructuras de apoyo: Ambas tecnologías requieren estructuras de soporte para evitar el alabeo y la distorsión durante la impresión. Sin embargo, las estructuras de soporte de la EBM pueden ser más complejas debido al menor grosor de las capas, lo que puede facilitar su retirada y conseguir una pieza final más limpia.

Elegir la precisión adecuada: Si su aplicación requiere piezas con tolerancias estrictas, detalles intrincados y un acabado superficial liso, el EBM es el claro ganador. Sin embargo, si la precisión dimensional es menos crítica y se desea un plazo de entrega más rápido, la DED puede ser una opción adecuada.

El equipo para estas dos tecnologías de impresión 3D en metal es diferente

Imagine un laboratorio de alta tecnología frente a un taller de trabajo pesado. Las máquinas de EBM son equipos sofisticados que funcionan en una cámara de vacío para evitar la oxidación de los polvos metálicos. Utilizan un potente cañón de haz electrónico y requieren un entorno controlado para mantener una calidad de impresión constante. El coste de las máquinas EBM suele ser superior al de los sistemas DED.

Las impresoras DED son más parecidas a los robots industriales. Funcionan en un entorno abierto o de gas inerte y utilizan un láser o un proceso de soldadura por arco para fundir la materia prima metálica. Las máquinas DED suelen ser más robustas y tienen un mayor volumen de construcción, lo que las hace adecuadas para producir piezas metálicas más grandes. El coste inicial de las máquinas DED suele ser inferior al de los sistemas EBM.

Consideraciones adicionales:

• Mantenimiento: Las máquinas EBM requieren un mantenimiento especializado debido a la complejidad de la cámara de vacío y la tecnología de haces de electrones. Los sistemas DED suelen ser más fáciles de mantener.
• Seguridad: Tanto la EBM como la DED implican fuentes de energía de alta potencia y requieren precauciones de seguridad adecuadas durante su funcionamiento.

Elegir el equipo adecuado: Si necesita producir piezas complejas de gran valor en un entorno controlado, la EBM puede ser la mejor opción a pesar del mayor coste inicial. Sin embargo, si las prioridades son la asequibilidad, un mayor volumen de fabricación y tiempos de producción más rápidos, la DED ofrece una alternativa convincente.

A continuación: Profundización en las aplicaciones, ventajas y limitaciones de la MBE y la DED

Hemos explorado las diferencias fundamentales entre EBM y DED en términos de materiales, velocidad de impresión y precisión. Ahora, vamos a profundizar en las aplicaciones específicas en las que brilla cada tecnología, junto con sus ventajas y limitaciones únicas. Este conocimiento le permitirá tomar una decisión informada a la hora de elegir la tecnología de impresión 3D en metal adecuada para su proyecto.

Aplicaciones, ventajas y limitaciones de la EBM y DED Metal 3D Printing

Ahora que hemos desentrañado las funcionalidades básicas de EBM y DED, es hora de explorar el campo de batalla en el que estas tecnologías realmente se enfrentan: sus aplicaciones, puntos fuertes y puntos débiles. Al comprender estos aspectos, estará bien equipado para elegir al campeón para sus necesidades específicas de impresión 3D en metal.

Aplicaciones

EBM:

• Aeroespacial: La capacidad de EBM para fabricar componentes ligeros y de alta resistencia con propiedades materiales excepcionales la hace ideal para aplicaciones aeroespaciales como álabes de turbina, carcasas de motor y componentes estructurales.
• Implantes médicos: La biocompatibilidad y alta precisión de la EBM allanan el camino para crear implantes diseñados a medida, como alveolos de cadera, prótesis de rodilla y prótesis dentales.
• Piezas de alto rendimiento: La EBM destaca en la producción de piezas que exigen una excepcional relación resistencia-peso, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión, lo que la hace valiosa para aplicaciones como intercambiadores de calor, equipos de procesamiento químico y piezas para la prospección de petróleo y gas.

DED:

• Creación rápida de prototipos: La rápida velocidad de impresión del DED lo convierte en una valiosa herramienta para crear prototipos funcionales con rapidez, lo que permite ciclos iterativos de diseño y pruebas.
• Piezas metálicas de gran tamaño: La capacidad de DED para manejar grandes volúmenes de fabricación es beneficiosa para producir componentes estructurales, herramientas y matrices, y plantillas y accesorios.
• Reparación y restauración: La capacidad del DED para soldar metales distintos lo hace adecuado para reparar piezas metálicas dañadas o añadir características a componentes existentes.
• Construcción: La DED tiene el potencial de revolucionar la construcción al permitir la impresión in situ de componentes metálicos para edificios e infraestructuras.

Ventajas de la MBE

• Propiedades excepcionales del material: EBM produce piezas con excelentes propiedades mecánicas, alta densidad y mínima porosidad gracias al entorno controlado y a los polvos prealeados.
• Alta precisión y exactitud: La EBM permite crear características intrincadas y acabados superficiales suaves con tolerancias ajustadas.
• Biocompatibilidad: Algunos materiales de EBM, como el titanio y el cromo-cobalto, son biocompatibles, lo que los hace adecuados para implantes médicos.

Limitaciones de la MBE

• Velocidad de impresión más lenta: En comparación con la DED, la EBM tiene una velocidad de impresión más lenta debido al proceso de fusión capa por capa y a los requisitos de precalentamiento.
• Selección limitada de materiales: Aunque EBM ofrece una gama de materiales de alto rendimiento, la selección no es tan amplia como la compatibilidad de DED con diversas materias primas de alambre/varilla.
• Mayor coste: Las máquinas y los materiales de EBM suelen ser más caros que los sistemas DED.

Ventajas del DED

• Mayor velocidad de impresión: La DED ofrece una velocidad de impresión significativamente mayor, lo que la hace ideal para la creación rápida de prototipos y la producción rápida de piezas de gran tamaño.
• Mayor compatibilidad de materiales: El DED puede tratar una gama más amplia de aleaciones metálicas e incluso metales distintos gracias al uso de alambre/varilla como materia prima.
• Menor coste: Las máquinas y los materiales de DED suelen ser más asequibles que los de EBM.
• Mayor volumen de construcción: Los sistemas DED suelen tener un mayor volumen de fabricación, lo que permite producir piezas metálicas más grandes.

Limitaciones del DED

• Menor precisión: Las piezas DED pueden presentar un acabado superficial ligeramente más rugoso y tolerancias dimensionales menos estrictas que las piezas EBM.
• Potencial de oxidación: El DED funciona en un entorno abierto o de gas inerte, lo que puede introducir un ligero riesgo de contaminación por oxígeno en algunos materiales.
• Complejidad limitada de las piezas: Debido al mayor tamaño del baño de fusión, la DED podría tener dificultades para crear rasgos muy intrincados en comparación con la EBM.

Elegir la tecnología adecuada:

En última instancia, la elección entre EBM y DED depende de los requisitos específicos de su proyecto. Aquí tienes una breve guía para tomar una decisión:

• ¿Dar prioridad a las piezas complejas de alta precisión con propiedades de material excepcionales? Elija EBM.
• ¿Necesita un plazo de entrega rápido, un gran volumen de fabricación y un precio asequible? DED podría encajar mejor.
• ¿No está seguro? Tenga en cuenta factores como las opciones de materiales, la complejidad de las piezas y las limitaciones presupuestarias para tomar una decisión informada.

Conclusión

La EBM y la DED, aunque ambas utilizan el poder de la impresión 3D en metal, responden a necesidades distintas. La EBM se perfila como la campeona para piezas complejas de gran valor que exigen una precisión y unas propiedades de los materiales excepcionales. La DED, por su parte, reina en la creación rápida de prototipos, componentes metálicos a gran escala y rentabilidad. Si conoce sus puntos fuertes y sus limitaciones, podrá elegir con confianza la tecnología que le permita dar vida a su próxima creación en metal.

conocer más procesos de impresión 3D