DMLS es un proceso de fabricación rápido, ya que las piezas fabricadas con aditivos metálicos se aplican en diversas áreas de la industria. Su gran libertad de diseño, simplificación y consolidación de componentes son ideales para la producción de piezas personalizadas o de volumen medio.
Proceso de impresión DMLS
DMLS es una tecnología de fusión de polvo, que utiliza un sistema láser para fusionar polvo metálico capa por capa. Cada capa o corte es parte de la geometría de la sección transversal en cierta altura, estas capas y cortes se contienen juntos para ser la parte completa. El metal de espesor finito se expondrá al sistema láser para el proceso de sinterización, luego repita este proceso cuando todas las capas estén terminadas. A medida que el láser fusiona polvos metálicos, la capa actual también se fusionará con las capas anteriores. El tamaño de las piezas y los parámetros de la impresora determinarán el tiempo de producción.
Como una máquina DMLS típica, el sistema láser escanea el lecho de la superficie de potencia superior, sinterizando el polvo para formar una sección transversal unida con cierta altura. La plataforma de construcción disminuye más abajo después de la sinterización, luego se recubre el lecho de polvo con una nueva capa de polvo metálico. La plataforma de recolección se reduce más abajo para acomodar el polvo de desbordamiento. Este proceso se repite hasta que se completan las piezas finales, que consisten en capas de miles de micras de espesor.
Después del proceso de fabricación, necesitamos una sierra de cinta o electroerosión por hilo para eliminar las piezas terminadas de la plataforma de construcción después de eliminar el polvo suelto.
Diseño DMLS
Hay varias recomendaciones de diseño en el proceso de diseño de DMLS, estos principios nos ayudarán a lograr alta calidad, excelente acabado superficial y alta precisión dimensional. Aunque la mayoría de las pautas de diseño dependen de los materiales de impresión y los parámetros del láser, las recomendaciones geométricas garantizarán que la pieza de diseño produzca el resultado esperado.
Pauta general para el diseño de DMLS
Espesor de pared: Para la mayoría de los materiales metálicos, un espesor de pared mínimo de 0,4 mm garantizará el éxito del proceso de impresión DMLS.
Diámetro del pasador: El diámetro mínimo del pasador de 1 mm es confiable, mientras que los diámetros más pequeños reducirán la nitidez del contorno.
Tamaño del agujero: Los orificios de diámetro entre 0,5 mm y 6 mm se pueden crear de manera confiable sin soporte adicional. Orientación determinar soporte libre de orificios diámetro en 6mm a 10mm. Los agujeros de más de 10 mm de diámetro necesitan estructuras de soporte.
Agujero de escape: Las piezas metálicas huecas necesitan orificios de escape para eliminar el polvo de metal suelto, el diámetro del orificio recomendado es de 2 a 5 mm. Múltiples orificios de escape mejorarán la eficiencia de eliminación de polvo.
Voladizos: el ángulo de voladizo mínimo sin soporte es de 45 grados en la mayoría de los casos.
Bordes no soportados: la longitud máxima de los voladizos en voladizo es de 0,5 mm, los voladizos horizontales con soporte en ambos lados pueden alcanzar hasta 1 mm.
Relación de aspecto: la relación máxima entre la altura vertical y la sección es de 8:1, lo que garantizará la estabilidad de las piezas impresas en la placa de construcción.
Tolerancia: la tolerancia en la dirección de impresión es de ± 1 espesor de capa, en la dirección xy, la tolerancia alcanzable es de ± 0,127 mm.
Material de apoyo
Debido a las altas temperaturas en el proceso DMLS y su construcción natural capa por capa, necesitamos estructuras de soporte para conectar la geometría sin soporte a la plataforma de construcción, y también funciona como disipador de calor térmico. El material de apoyo juega un papel esencial en el diseño de DMLS, hay dos factores que debemos considerar a continuación:
- Capas de sinterización DMLS de polvos metálicos a alta temperatura, cada capa necesita algo sólido para construir en lugar de polvo suelto en SLS. Para lograr esto, primero se imprimirán las estructuras de soporte, luego se pueden construir secciones sólidas encima de estas, que no están unidas a la placa de construcción.
- Un proceso de enfriamiento diferente en cada capa creará tensión residual, lo que resultará en ondulaciones y distorsiones. El material de soporte extraerá el calor de las secciones impresas recientes y también las anclará en una base sólida.
El material de soporte agregará un costo adicional y deberá eliminarse cuando finalice el proceso de impresión. Además, el procesamiento posterior en la superficie de contacto del material de soporte debe alcanzar el mismo acabado superficial en el área sin soporte.
Calidad de la superficie
Como en el proceso de diseño, necesitamos que la superficie lateral de la presentación sea suave, por lo que se requiere un proceso posterior. Necesitamos algunos pasos para mejorar la calidad de la superficie con la selección de la orientación de la pieza.
- Las superficies que miran hacia arriba tienen bordes más afilados y una mejor calidad superficial que las que miran hacia abajo.
- Para evitar el efecto escalonado en la superficie, el ángulo del plano debe ser superior a 20 grados con respecto al horizonte.
Limitaciones del proceso
Costo
El costo de los materiales DMLS es muy alto, por lo que la tecnología de fabricación tradicional puede ser más rentable, especialmente en la producción a gran escala. DMLS es más adecuado para la fabricación de piezas complejas y personalizadas o geometrías especiales que no se pueden producir con el método tradicional.
Diseño para fabricación aditiva
Existe una idea errónea sobre DMLS, que es que cualquier diseño de aplicaciones para la fabricación convencional se puede convertir en una solución DMLS. Si las piezas están diseñadas para la fabricación convencional, no son adecuadas para la impresión 3D. Si una parte tiene una relación de gran tamaño a complejidad sin valor adicional o capacidad funcional, se puede diseñar para DMLS.
Tamaño del producto
DMLS produce un volumen de piezas más pequeño en comparación con la tecnología tradicional, su volumen promedio es de 250 mm x 250 mm x 300 mm.
Complejidad de la máquina
La máquina DMLS no es plug-to-play como el sistema de polímeros, la mayoría de las máquinas DMLS son de tamaño industrial, que necesitan procedimientos estrictos de operación, manejo de materiales, posprocesamiento y mantenimiento.
Conclusión
En el proceso de diseño de DMLS, el soporte es un factor crítico para optimizar la geometría y la ubicación, ahorrar costos y tiempo. La orientación de la pieza se considera para obtener bordes más afilados y un mejor acabado superficial.