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DMLS - Sinterización Láser de Metal Directo

Su clase magistral en el diseño y desarrollo de productos

 

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Cada viernes publicaremos un nuevo vídeo, cada uno de los cuales le dará una visión más profunda de cómo diseñar mejores piezas. Abordaremos temas específicos como la elección del material de impresión 3D adecuado, la optimización de su diseño para el mecanizado CNC, los acabados superficiales de las piezas moldeadas y mucho más.
 
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Insight: DMLS - Sinterización Láser de Metal Directo

Transcript

Hola, bienvenido al vídeo de Insight de esta semana. 

Hoy analizaremos un proceso de producción especial y veremos las ventajas que representa para tu empresa. Se trata de un proceso de impresión industrial 3D llamado «sinterizado directo de metal por láser» o DMLS.

Es uno de los sistemas de fabricación aditiva más revolucionarios y, a mi parecer, más geniales que hay. Es capaz de producir prototipos y piezas finales de metal completamente funcionales, puede simplificar el montaje reduciendo el número de componentes y ofrece una complejidad de piezas prácticamente ilimitada sin coste adicional.

En realidad, el principio básico sobre el que se sustenta todo esto es sorprendentemente simple. Funciona de la siguiente manera: el modelo se divide en capas finas como el papel, que luego se «dibujan» en un lecho de metal pulverizado con un láser. El láser derrite y fusiona el polvo metálico en las partes que quieres que sean sólidas. Esta acción se va repitiendo para construir las diferentes capas de metal sólido hasta terminar la pieza.

Básicamente, lo que hace es crear piezas metálicas sólidas con una ráfaga de láser sobre la materia prima. Impresionante, ¿no?

En cualquier caso, el resultado de este proceso es un producto con las características de resistencia mecánica y de fatiga prácticamente iguales a las de un producto mecanizado a partir de un material forjado o fundido comparable. Y en algunos casos supera incluso al producto mecanizado. Pero con unos costes mínimos de los moldes, unos plazos de preparación considerablemente menores y muy pocos residuos.

Naturalmente, no creo que haya ningún proceso que sea capaz de hacer absolutamente todo sin límites ni restricciones. Si estás sopesando el DMLS, hay algunas limitaciones que debes conocer.

Aunque la tecnología produce piezas totalmente densas a partir de metales de alta resistencia mecánica y resistentes a la corrosión, ciertas características de las piezas son propensas a deformarse y ondularse si no están bien apoyadas durante el proceso de construcción. El diseño de los soportes de construcción no es algo de lo que realmente tengas que preocuparte como diseñador o ingeniero de producto, pero sí debes saber que algunas formas son extraordinariamente difíciles de trabajar. Ajustando un poco el diseño de la pieza, se pueden reducir los costes y aumentar al mismo tiempo la calidad del producto.

Los salientes (overhangs), por ejemplo, pueden ser un poco problemáticos. Si quieres producir algo en forma de «T», necesitarás soportes verticales para evitar que se deforme el travesaño de la parte superior. Puedes desbastarlo una vez finalizada la construcción, pero eso cuesta tiempo y dinero; no interesa.

Las formas curvas con agujeros también pueden dar problemas. Siguiendo con el ejemplo de las letras, imaginémonos una «D». A menos que la pieza sea muy pequeña —algo así como un agujero del tamaño de una pajita para beber—, necesitas apoyos dentro del hueco para mantener la forma de la construcción, pero el desbaste es aún más difícil cuando la zona está encerrada dentro de la pieza.

Sin embargo, hay algunos trucos, como cambiar la orientación de la construcción. En lugar de tratar de imprimir estas formas —las letras— verticalmente, como se verían de frente, se podrían tumbar horizontalmente.

En ese caso, todas las paredes de las letras serían verticales, y el único soporte necesario sería una serie de tirantes verticales interconectados entre la parte inferior de cada letra y la plataforma de construcción del DMLS, algo así como el andamiaje que sirve de apoyo a los trabajadores en la rehabilitación de un edificio. Son fáciles de quitar una vez que la construcción está acabada, y evitan el contacto directo con grandes superficies de piezas planas que podrían deformar o dañar la plataforma de construcción. Este sistema también proporciona el mejor acabado de superficie, ya que en las piezas impresas mediante DMLS la rugosidad aumenta a medida que las paredes se desvían de la vertical.

Y si hablamos de las limitaciones, no debemos olvidar el espesor de la pared. Las paredes finas de menos de 1 mm deben mantener una relación altura-espesor de menos de 40:1. De lo contrario, la estructura se puede desmoronar. En el otro extremo de la balanza, las paredes muy gruesas son un desperdicio y lleva mucho tiempo construirlas. Es mejor ahuecarlas con una estructura de panal o reticular, ya que esto reduce los costes de los materiales y el tiempo de procesado, además de preservar la integridad estructural.

De hecho, las estructuras reticulares son uno de los mejores ases que podemos guardarnos en la manga. Con los métodos convencionales de mecanizado son prácticamente imposibles, pero con el DMLS son fáciles de conseguir. También lo son las estructuras de árbol, las curvas suaves en forma de concha y otras formas orgánicas. Estas formas son económicas de producir con la impresión 3D; lo único que se necesita es un poco de imaginación y el software CAD adecuado.

Una última cosa a tener en cuenta.  La tecnología DMLS realmente permite superar los límites del diseño de prototipos y tiradas cortas de producción, pero no es viable para la producción a gran escala.  Así que, al principio del diseño, piensa en todo el ciclo de vida del producto para no llevarte luego la sorpresa de que solo es rentable producir unos pocos cientos de piezas.

Y hasta aquí el vídeo de hoy. Espero verte de nuevo el próximo viernes.

Con un agradecimiento especial a Natalie Constable.
 
 
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