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Flujo de trabajo en Fabricación Aditiva
El proceso de fabricación aditiva empieza con un modelo 3D de la pieza que queremos obtener. El modelo 3D de la pieza se transforma mediante los programas de diseño, en un fichero en formato STL o AMF que transforma la superficie del modelo 3D en una malla triangular. Este archivo de fabricación (STL) recoge no sólo el modelo de la pieza o piezas incluidas en la fabricación, sino toda la estrategia de posicionamiento en la placa de fabricación, así como la orientación de cada elemento. Dependiendo de la tecnología, en ocasiones hay que incluir geometría auxiliar (soportes) para garantizar la correcta fabricación, cuya finalidad es sustentar el material que funde según la orientación de las diferentes superficies, así como funciones de disipador de calor. Aunque el objetivo es siempre minimizar el uso se estos elementos de soporte, éstos son a veces necesarios para absorber las tensiones residuales que se generan durante el proceso de fabricación.
Tras comprobar que este fichero STL es correcto, se divide esta malla triangular en finísimas capas, este proceso llamado capeado se realiza en un software específico para estas tecnologías.
El fichero que contiene la información referente a las capas se transmite a la máquina o impresora 3D donde se asignan los parámetros de fabricación y se procede a su fabricación.
El proceso de fabricación consiste en procesar el material que forma la primera capa, encima de esta capa se añade otra capa y así sucesivamente hasta que se obtiene la pieza deseada.
Cuando finaliza la fabricación, se extrae la pieza de la máquina y se eliminan los soportes. Dependiendo de la tecnología de fabricación aditiva y de los requisitos técnicos de la pieza, será necesario aplicar algún post-proceso, ya sea mecánico, químico o térmico, para el acabado final de la pieza, mejorando la calidad superficial o el comportamiento del material.
A continuación, se muestra como ejemplo el flujo de trabajo para la obtención de piezas metálicas con la tecnología de fusión de lecho de polvo por láser (PBF-LB/M).
Una vez preparado el archivo de fabricación, se pasaría al sistema de FA seguido de los diferentes post-procesos necesarios una vez finalizada la fabricación en máquina. En el caso de la fabricación por PBF-LB/M entre los post-procesos generalmente aplicados se encuentran los tratamientos térmicos, cuyo objetivo principal es la eliminación de tensiones residuales generadas por el propio proceso de fabricación, previo a la extracción de las piezas de la placa, así como la mejora de propiedades mecánicas del material. Aunque los niveles de porosidad alcanzados para elementos fabricados mediante PBF-LB/M se encuentran por debajo del 1%; en algunos casos se incluyen también tratamientos de Hot Isostatic Pressing (HIP) para una mayor reducción de porosidad interna, dando a su vez una mayor estabilidad y repetitividad en las propiedades mecánicas.
Otros post-procesos incluidos en el workflow son aquellos que permiten una mejora de la calidad superficial de las piezas fabricadas por PBF-LB/M. Entre los diferentes métodos utilizados se encuentran los de pulido mecánico, pulido abrasivo, pulido químico, acabado por vibraciones y mecanizado por flujo abrasivo. Para la mayoría de los tratamientos superficiales, la complejidad geométrica de las piezas tratadas es el mayor reto.
