Cómo funciona la impresión SLM

La fusión selectiva por láser (SLM) es una técnica de fabricación aditiva que utiliza un láser para fundir y fusionar selectivamente polvo metálico en objetos 3D. Esta guía proporciona una descripción detallada de Impresión SLM, materiales, parámetros de proceso, aplicaciones, beneficios y más.

¿Qué es el SLM?

SLM es un proceso de fusión de lecho de polvo que utiliza un láser de alta potencia para fundir y solidificar polvo metálico fino capa por capa para construir piezas 3D completamente densas directamente a partir de datos CAD.

Proceso	Descripción
Fusión láser	Un láser escanea y funde el polvo con la forma de cada capa.
Distribución de polvo	Nueva capa de polvo esparcida sobre el área de construcción.
Bajar la plataforma de construcción	Plataforma de construcción bajada antes de esparcir nueva capa de polvo
Repitiendo pasos	Pasos repetidos capa por capa hasta completar la pieza.

SLM permite imprimir piezas metálicas totalmente densas con geometrías complejas directamente a partir de datos CAD 3D.

Cómo Impresión SLM Obras

La impresión SLM implica los siguientes componentes y procesos clave:

Componente	Papel
Láser	Derrite selectivamente el polvo siguiendo el patrón de cada capa.
Sistema de escáner	Controla la posición y el enfoque del láser.
lecho de polvo	Mantiene las capas de polvo durante la impresión.
Dispensador de polvo	Distribuye polvo fresco para cada capa.
Placa de construcción	Sostiene y baja la pieza durante la impresión.
Sistema de gas inerte	Proporciona una atmósfera protectora para evitar la oxidación.

El proceso está totalmente automatizado basándose en la geometría del modelo 3D importado.

SLM frente a otros métodos de impresión 3D

SLM se diferencia de otras formas de impresión 3D en aspectos clave:

Método	Comparación
Modelado por deposición fundida (FDM)	FDM utiliza termoplásticos extruidos, SLM utiliza polvo metálico
Estereolitografía (SLA)	SLA utiliza fotopolímeros, SLM utiliza metales
Fusión por haz de electrones (EBM)	EBM utiliza haz de electrones, SLM utiliza haz láser
Chorro aglomerante	El chorro de aglutinante une las partículas de polvo, SLM derrite completamente el polvo

SLM permite la impresión de piezas metálicas totalmente densas adecuadas para aplicaciones de ingeniería de uso final.

Metales para impresión SLM

Metales comunes impresos con tecnología SLM:

Material	Propiedades clave
Acero inoxidable	Resistencia a la corrosión, alta resistencia
Aleaciones de aluminio	Ligero, dúctil
Aleaciones de titanio	Ligero, de gran resistencia
Aleaciones de níquel	Resistencia al calor y a la corrosión
Cobalto-Cromo	Biocompatibilidad, resistencia al desgaste.
Aceros para herramientas	Alta dureza, estabilidad térmica.

Con SLM se imprime una variedad de metales para diferentes aplicaciones que requieren propiedades de material específicas.

Parámetros del proceso SLM

Parámetros críticos del proceso SLM:

Parámetro	Alcance típico
Potencia del láser	100-400 W
Velocidad de escaneo	100-5000 mm/s
Distancia entre escotillas	50-200 μm
Grosor de la capa	20-100 μm
Tamaño del punto	50-100 micras
Crear atmósfera en la cámara	argón o nitrógeno

Estos parámetros se optimizan según el material, la geometría de la pieza, la velocidad de construcción y las propiedades mecánicas requeridas.

Beneficios de Impresión SLM

Ventajas clave de la impresión SLM:

• Capacidad para crear geometrías complejas que no es posible con el mecanizado.
• Plazos de entrega significativamente más cortos en comparación con el mecanizado
• Mínimo desperdicio de material y menores ratios de compra-vuelo
• Potencial de aligeramiento con estructuras reticulares.
• Consolidar ensamblajes en piezas individuales
• Productos personalizados adaptados a las especificaciones del cliente.
• Producción justo a tiempo y reducción de inventario.
• Alta precisión dimensional y repetibilidad
• Buen acabado superficial y buena resolución.

SLM proporciona importantes ahorros de costos y tiempo para producción de volumen bajo a medio.

Aplicaciones GST

Industria	Aplicaciones comunes
Aeroespacial	Álabes de turbina, soportes estructurales, componentes de motor.
Médico	Cofias dentales, implantes, instrumentos quirúrgicos.
Automoción	Componentes ligeros, prototipos personalizados
Industrial	Piezas robóticas ligeras, plantillas, accesorios y herramientas.

SLM se utiliza en todas las industrias para producir piezas metálicas de uso final de alto rendimiento con plazos de entrega reducidos.

Postprocesamiento para piezas SLM

Pasos típicos de posprocesamiento de piezas SLM:

• Eliminación de estructura de soporte mediante electroerosión
• Mecanizado de superficies para mejorar el acabado.
• Taladrar agujeros, roscar roscas
• Tratamiento térmico para mejorar las propiedades.
• Prensado isostático en caliente para eliminar huecos internos.
• Tratamientos de superficie como granallado, anodizado y revestimiento.

El posprocesamiento adapta las piezas para cumplir con los requisitos de la aplicación.

Directrices de diseño de SLM

Consideraciones clave para el diseño de SLM:

• Optimice las geometrías para reducir las estructuras de soporte.
• Mantenga un espesor de pared mínimo para una mejor disipación del calor.
• Utilice estructuras de celosía fina para reducir el peso.
• Diseñar geometrías autoportantes para evitar soportes.
• Permitir tolerancias post-mecanizado y acabado superficial.
• Oriente las piezas para minimizar el efecto de escalón.
• Considere los efectos de las tensiones térmicas durante la impresión.
• Funciones de diseño como pestañas para facilitar la eliminación de soporte

Las herramientas de simulación ayudan a evaluar la imprimibilidad de SLM durante la propia fase de diseño.

Equipos de impresión SLM

Principales fabricantes de sistemas SLM:

Empresa	Modelo
EOS	Serie EOS M
Sistemas 3D	Serie ProX DMP
Renishaw	serie soy
Aditivos GE	Concepto láser M2
Soluciones SLM	SLM 500

Estos sistemas llave en mano brindan capacidades de impresión SLM automatizadas en diferentes tamaños de construcción.

Economía de costos de GST

Los costos de impresión SLM varían según:

• Costos de compra de la máquina: $0.5M a $1.5M
• Costos de materiales: $50-$150/kg para metales comunes
• Costos de mano de obra: operación de la máquina, posprocesamiento
• Tasas de construcción: 5-100 cm3/h dependiendo de los parámetros
• Economías de escala a partir de mayores volúmenes de producción

SLM es más rentable para producciones complejas de volumen bajo a medio en comparación con otros procesos de fabricación de metales.

Desafíos de Impresión SLM

Algunos desafíos asociados con SLM incluyen:

• Las altas tensiones residuales pueden causar distorsiones en las piezas.
• Propiedades del material anisotrópico dependiendo de la orientación de construcción.
• Limitación del tamaño máximo de las piezas
• Eliminación de polvo de los canales internos
• Lograr un acabado superficial comparable al mecanizado
• Necesidad de estructuras de soporte en voladizos.
• Se requiere capacitación de operador especializado
• Los riesgos de la manipulación de polvo requieren precauciones de seguridad

Sin embargo, el desarrollo continuo está ayudando a resolver muchos de estos desafíos.

Perspectivas futuras para la ordenación sostenible de la tierra

Las perspectivas de futuro para la impresión SLM son positivas:

• Calidad de pieza mejorada con menos defectos
• Volúmenes de construcción más grandes permiten piezas más grandes
• Velocidades de construcción más rápidas impulsadas por potencias láser más altas
• El desarrollo de nuevos materiales amplía las aplicaciones
• Fabricación híbrida que combina SLM con mecanizado
• Manipulación y posprocesamiento automatizados de polvo
• Adopción generalizada en una gama más amplia de industrias
• Los costos decrecientes lo hacen económico para más aplicaciones

Estos avances permitirán que las piezas metálicas impresas de SLM compitan con los procesos de fabricación convencionales en un número cada vez mayor de aplicaciones.

Elegir un proveedor de servicios de impresión SLM

A continuación se detallan factores importantes al seleccionar un proveedor de servicios SLM:

• Experiencia específicamente con tecnología SLM.
• Gama de equipos y tamaños de construcción ofrecidos
• Experiencia en materiales con diferentes aleaciones metálicas.
• Capacidades de procesamiento secundario como el tratamiento térmico.
• Certificaciones de calidad como ISO 9001 y AS9100
• Optimización del diseño y soporte de ingeniería.
• Plazo de entrega y historial de entrega a tiempo
• Referencias y testimonios de clientes
• Estructura de precios: precios por partes versus precios por volumen

Elegir un socio de servicio SLM confiable garantiza piezas de alta calidad producidas de manera eficiente.

Pros y contras de Impresión SLM

Pros

• Geometrías complejas no posibles con mecanizado
• Tiempos de respuesta rápidos desde CAD hasta la pieza
• Bajos índices de desperdicio de material y de compra-venta
• Aligeramiento mediante diseños optimizados
• Consolide ensamblajes en piezas impresas individuales
• Potencial de producción personalizado y justo a tiempo
• Elimina costos de herramientas, plantillas y accesorios.

Contras

• Alta inversión de capital en maquinaria
• Tamaño limitado basado en las dimensiones de la cámara de construcción.
• A menudo se requiere posprocesamiento para terminar las piezas.
• Propiedades anisotrópicas según la orientación de construcción.
• Falta de estándares de diseño para la fabricación aditiva
• Opciones de materiales más limitadas que con el mecanizado
• Requiere personal capacitado para operar el equipo.

Para una producción de volumen bajo a medio, SLM puede proporcionar ventajas significativas, pero tiene limitaciones a considerar.

Preguntas frecuentes

Pregunta	Respuesta
¿Qué materiales se utilizan en SLM?	Los materiales SLM comunes incluyen acero inoxidable, aluminio, titanio, aleaciones de níquel, aceros para herramientas y cromo cobalto.
¿Qué sectores utilizan la impresión SLM?	Los sectores aeroespacial, médico, automotriz e industrial son los principales adoptantes de SLM.
¿Se pueden utilizar directamente piezas metálicas de SLM?	La mayoría de las piezas SLM necesitan un posprocesamiento, como acabado de superficies y tratamiento térmico, antes de usarse como componentes de uso final.
¿La impresión SLM es adecuada para la producción en masa?	No, la impresión SLM es más adecuada para lotes pequeños y medianos que para volúmenes de producción en masa.
¿Qué precisión y acabado superficial puede lograr SLM?	Es posible una precisión de +/- 0,1-0,2%. La rugosidad de la superficie oscila entre 10 y 30 μm antes del acabado.

Conclusión

La impresión SLM permite la producción bajo demanda de piezas metálicas complejas y de alto rendimiento con un flujo de trabajo de fabricación digital. A medida que la tecnología siga madurando, SLM será viable para aplicaciones más convencionales en diferentes industrias. Las capacidades únicas de la impresión SLM permitirán a los ingenieros y diseñadores crear productos innovadores de próxima generación mediante la fabricación aditiva.

conocer más procesos de impresión 3D