Aprovechamiento de la fabricación híbrida con tecnologías aditivas y sustractivas de metal

La fabricación sustractiva tradicional ha sido un enfoque fiable durante años, pero los desarrollos en la fabricación aditiva han llamado la atención sobre su viabilidad como solución escalable, especialmente para la personalización, la geometría compleja y la producción de lotes pequeños. La fabricación híbrida incorpora técnicas tanto aditivas como sustractivas, especialmente aditivas metálicas, que ofrecen otra solución de fabricación flexible pero precisa. Los beneficios de la fabricación híbrida incluyen:

• Superficie de mayor calidad
• Mayor resistencia
• Ahorro de costos en comparación con los métodos tradicionales
• Enfoques personalizables para productos individuales
• Sujeción mejorada

La ventaja híbrida

El primer paso en la fabricación híbrida es la fabricación aditiva de la forma principal del componente, que debe incluir la geometría final y puede incluir funciones adicionales que se utilizarán más tarde en el proceso de fabricación sustractiva para sujeción o ubicación. Además, es posible que se deba agregar material a algunas características, como los orificios, para tener en cuenta la deformación durante el proceso de adición de metal.

Formamos nuestro producto base a partir de la fusión de metales o polímeros en la fabricación aditiva. Estos se funden a través de dos métodos populares: 

• Fusión selectiva por láser o sinterización directa de metal por láser (SLM o DLMS)
• Fusión por haz de electrones (EBM)

Según los investigadores de la Universidad Tecnológica de Pomerania Occidental, tanto SLM como DLMS ofrecen la mayor flexibilidad con componentes metálicos. Estos métodos permiten a los fabricantes crear numerosas geometrías complejas, incluso a escala. Los productos complicados a menudo tienen formas asimétricas únicas con bordes curvos. Cuanto más estilo de diseño introduzcamos, mayor será la oportunidad de que se acumulen imperfecciones durante la fabricación.

Crear mejores componentes

Hasta donde ha llegado la impresión 3D, el proceso no es perfecto. La fabricación híbrida nos permite fabricar productos con dimensiones precisas que, de otro modo, no se fabricarían con tolerancias tan estrictas. El mecanizado, o fabricación sustractiva, corrige estos bordes ásperos y consigue que todo esté dentro de la tolerancia requerida. El control de calidad es esencial para el ajuste, la funcionalidad y la seguridad adecuados en ciertas aplicaciones, especialmente en vehículos y aviones.

En muchos casos, los procesos aditivos y sustractivos ocurren en dos máquinas separadas. La máquina de aditivos de metal construirá la pieza, luego un ingeniero la quitará, inspeccionará su calidad y se asegurará de que cualquier deformación sea aceptable.

Sin embargo, parte de la fabricación híbrida tiene lugar en una sola máquina. Los cabezales de deposición de metal por láser (LMD) y de deposición directa de metal (DMD) se agregan comúnmente a la maquinaria de corte de metal. Estos aditivos son ideales para corregir imperfecciones o rejuvenecer piezas existentes, ya que se puede agregar material a los puntos problemáticos y luego mecanizarlos hasta obtener la forma final.

Inconvenientes de la fabricación híbrida

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Los polvos metálicos y las sustancias relacionadas son los ejes de la fabricación híbrida y presentan algunos riesgos de seguridad, incluida la alta inflamabilidad en determinadas condiciones. Además, son agentes cancerígenos que presentan riesgos a largo plazo para los trabajadores desprotegidos. Los fabricantes deben tener en cuenta estos riesgos y cumplir con estrictas normas de seguridad al adoptar la tecnología de aditivos basados ​​en polvo.

Los costos iniciales (o de transición) también son elevados. La fabricación aditiva de metal requiere maquinaria altamente especializada. Los problemas de seguridad, como los problemas de inflamabilidad y exposición mencionados anteriormente, también dictan que se requieren instalaciones especiales para garantizar la seguridad de los trabajadores. El desarrollo de instalaciones también es costoso. No todas las empresas pueden invertir mucho en la fabricación híbrida debido a estas barreras logísticas.

¿Qué pasa con el software?

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La fabricación híbrida comienza con la fase de diseño y el software CAD/CAM juega un papel importante. Los ingenieros deben experimentar con materiales, geometrías, dimensiones y más al crear componentes confiables. También hay consideraciones de diseño para los procesos aditivos y sustractivos que los ingenieros necesitan software CAD para explorar. Además, la simulación FEA nos permite analizar cómo se comportarán los diseños después de la producción. Herramientas como Fusion 360 sobresalen en estas áreas. Lo mejor de todo es que la colaboración remota está integrada en este software para facilitar la colaboración a distancia, ya sea el equipo, las máquinas o las instalaciones completas que están muy lejos.

La fabricación híbrida es muy prometedora y tiene el potencial de unir equipos distribuidos. Si bien puede no ser la opción adecuada para todos los proyectos, la fabricación híbrida reúne lo mejor de la fabricación aditiva y sustractiva, creando nuevos desafíos y ofreciendo nuevas oportunidades.

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