Entender la fabricación SLM

fabricación slm es un proceso de fabricación aditiva por fusión de lecho de polvo que se utiliza en diversos sectores. Esta guía ofrece una visión completa de la SLM: cómo funciona, materiales, aplicaciones, ventajas y desventajas, proveedores de sistemas, etc.

Visión general de la fusión selectiva por láser (SLM)

La fabricación por slm es un proceso de fabricación aditiva que utiliza un láser para fundir selectivamente el polvo metálico capa por capa para construir piezas totalmente densas. Atributos clave:

• Utiliza datos CAD en 3D para dirigir la fusión por láser de las capas de polvo
• Alcanza una densidad casi total en la mayoría de las aleaciones (>99%)
• Permite geometrías complejas que no son posibles con fundición/mecanizado
• Los materiales más comunes son el acero inoxidable, el titanio, el aluminio y las aleaciones de níquel.
• Grosor de capa típico 20-100 micras

La fabricación slm ofrece una libertad de diseño y unas propiedades mecánicas que se acercan a las de la fabricación tradicional.

Cómo la fabricación slm Obras

La SLM utiliza un láser de alta potencia para fundir polvo metálico fino en patrones precisos:

• El modelo CAD se corta digitalmente en finas capas transversales
• La capa de polvo se extiende uniformemente por la plataforma de impresión
• El láser funde el polvo en función de cada corte, fusionando las partículas
• La plataforma baja, se aplica una nueva capa y se repite el proceso
• Las piezas totalmente densas se construyen de forma aditiva capa a capa

Una atmósfera protectora de gas inerte evita la oxidación durante la construcción.

Materiales para SLM

Muchos polvos metálicos pueden utilizarse para la SLM, entre ellos:

Materiales metálicos SLM

• Acero inoxidable (316L, 17-4PH, 15-5PH)
• Acero para herramientas (H13, M2)
• Titanio (Ti-6Al-4V)
• Aluminio (AlSi10Mg)
• Cromo-cobalto (CoCr)
• Aleaciones de níquel (Inconel 625, 718)
• Aleaciones de cobre
• Metales preciosos

Los polvos suelen oscilar entre 15 y 45 micras. Algunas aleaciones requieren parámetros especializados para imprimir con éxito.

Aplicaciones de las piezas SLM

La fabricación slm permite consolidar conjuntos en componentes de una sola pieza sin necesidad de ensamblaje. Los usos más comunes son:

Aplicaciones de piezas SLM

• Aeroespacial: estructuras ligeras, turbinas, soportes
• Medicina: implantes, prótesis, instrumental quirúrgico
• Automoción: componentes aligerados, diseños personalizados
• Herramientas: moldes de inyección con refrigeración conforme
• Energía - válvulas complejas de petróleo/gas, intercambiadores de calor
• Defensa - piezas personalizadas de drones/robótica que necesitan resistencia

La SLM permite optimizar los diseños reduciendo el peso y los plazos de entrega en comparación con la fabricación tradicional.

Ventajas de la fabricación aditiva SLM

Principales ventajas que hacen atractivo el SLM:

• Posibilidad de geometrías y microestructuras complejas
• Propiedades del material totalmente denso e isótropo
• Menos residuos: sólo se utiliza el material necesario
• Reducción de peso mediante la consolidación de conjuntos
• Rapidez en las iteraciones de diseño
• Sin necesidad de herramientas especiales como matrices de fundición/forja
• Aleaciones personalizadas y materiales clasificados

La fabricación slm ofrece una libertad casi ilimitada para producir componentes mejorados que de otro modo serían inviables.

Limitaciones de la fabricación de slm

La SLM tiene algunas desventajas en comparación con la fabricación convencional:

• Mayor coste de las piezas para volúmenes de producción reducidos
• Tamaño limitado en función de las dimensiones de la cámara de fabricación (mejora con el tiempo)
• Selección restringida de materiales en comparación con las aleaciones fundidas o forjadas.
• Suele ser necesario un tratamiento posterior, como el acabado de superficies
• Manipulación especial de polvos reactivos como el titanio y el aluminio
• Posibles defectos que requieren métodos de inspección para identificarlos
• propiedades anisotrópicas en algunos materiales y construye

Los retos se mitigan gracias a los continuos avances tecnológicos.

Proveedores de sistemas SLM

Entre los principales fabricantes de equipos de SLM figuran:

Principales proveedores de sistemas SLM

• EOS
• Sistemas 3D
• Aditivos GE
• trompeta
• Renishaw
• DMG Mori
• Sisma
• Mazak
• AMCM

Muchos ofrecen sistemas llave en mano, además de equipos de manipulación de polvo y postprocesado.

Análisis de costes de fabricación slm Producción

Como la mayoría de los procesos de AM, el SLM tiene unos costes iniciales elevados, pero unos costes por pieza bajos en volumen:

• Coste del sistema SLM: de ~$500.000 a $1M+.
• Velocidad de producción ~5-20 cm3/hora (~10-50g/hora)
• Tiempo de trabajo ~5-10 horas, incluido el postprocesado
• Coste del material ~$50-200/kg
• El coste total de la pieza puede oscilar entre $500 y $5000+.

Los costes más elevados son los de mano de obra, inversión en sistemas y materiales. Competitivo para volúmenes pequeños/medianos.

SLM frente a fundición y mecanizado de metales

Proceso	Pros	Contras	Mejores aplicaciones
SLM	Libertad de diseño, ligereza, rapidez de entrega, mínimos residuos	Tamaño limitado, mayor coste en volúmenes bajos, postprocesado	Piezas complejas de volumen bajo y medio
Fundición de metales	Forma casi neta, buena para piezas simples a complejas, menores costes en volumen	Pasos adicionales para el acabado de las piezas, restricciones de diseño, costes de utillaje	Volúmenes de producción medios y altos
Mecanizado CNC	Amplia selección de materiales, alta precisión, buen acabado superficial	Residuos del proceso sustractivo, costes más elevados con cantidades menores, limitaciones de diseño por el acceso a las herramientas	Volúmenes bajos o medios en los que el diseño cambia con frecuencia

Cada proceso presenta ventajas adaptadas a aplicaciones, volúmenes de producción y objetivos específicos.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Qué materiales pueden imprimirse en 3D con SLM?

Los materiales de SLM más comunes son las aleaciones de acero inoxidable, titanio, aluminio, cobalto-cromo, níquel, cobre y metales preciosos. También son posibles diversos aceros para herramientas y superaleaciones.

¿Cuál es la precisión típica de las piezas SLM?

La SLM puede producir piezas con una precisión de +/- 0,005 pulg./pulg. dependiendo de factores como el grosor de la capa, la estrategia de escaneado, la geometría y el postprocesado. Las superficies críticas pueden necesitar mecanizado.

¿Qué tipos de postprocesado son necesarios para las piezas SLM?

El posprocesamiento típico de SLM incluye la eliminación de soportes, el alivio de tensiones, el pulido/acabado de superficies, el prensado isostático en caliente para eliminar huecos internos y tratamientos térmicos si es necesario.

¿Puede la SLM fabricar materiales de grado funcional?

Sí, la SLM puede fabricar estructuras graduales complejas variando de forma inteligente la composición de la materia prima y la microestructura en distintos puntos de la estructura.

¿Es adecuada la SLM para la fabricación en serie?

Actualmente, la SLM es más aplicable a volúmenes de producción pequeños y medianos, de hasta miles de piezas, en los que las ventajas de la flexibilidad del diseño y las propiedades personalizadas justifican los costes.

La tecnología SLM permite obtener grandes mejoras de rendimiento mediante técnicas aditivas. A medida que la tecnología madure, los costes serán más competitivos.

Conclusión

La fusión selectiva por láser ha revolucionado la fabricación en todos los sectores al permitir geometrías complejas optimizadas antes imposibles. Construye componentes metálicos densos y funcionales a partir de datos de modelos 3D fusionando capas de polvo con un láser focalizado. Aunque los costes siguen siendo más elevados para volúmenes menores, la SLM ofrece una libertad sin precedentes para reimaginar los diseños de los componentes y mejorar su rendimiento. Los materiales se amplían continuamente a partir de metales como el titanio, el aluminio, el acero, el níquel y las aleaciones de cobalto. A medida que avance la tecnología, la SLM será viable para la producción de mayor volumen, complementando la fabricación convencional allí donde aporte ventajas. La SLM sigue abriendo nuevas posibilidades a diseñadores e ingenieros.

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