Fabricación aditiva: ventajas y aplicaciones

La fabricación aditiva es un proceso que permite realizar piezas por adición de material, a diferencia de los procesos de mecanizado tradicionales que las retiran para obtener la pieza de la forma deseada. Esta técnica de fabricación a veces se llama impresión 3D, pero en realidad no se trata realmente de imprimir, sino de dar forma a una pieza a partir de su modelo digital superponiendo sucesivamente diferentes capas de partículas de un material de aporte y fusionándolas entre sí para finalmente obtener la pieza de la geometría y la forma deseadas. Las técnicas de fabricación aditiva hacen posible la realización de formas izquierdas y piezas de geometrías complejas con mallas finas, canales y otras cavidades internas imposibles de realizar con tecnologías de fabricación convencional.

Funcionamiento

Se han desarrollado varios procesos de fabricación aditiva. Son adecuados para una variedad de materiales de aporte (metales, cerámicas, polímeros) utilizados en forma de polvo, alambre, o resina. Dependiendo del proceso utilizado, el material en forma de resina puede ser endurecido por ultravioleta o si es sólido (polvo, alambre), se fusiona con varias fuentes de energía: láser, haz de electrones, plasma, arco eléctrico… Aunque algunos procesos son similares, cada máquina se dedicará a un tipo de material (metales, cerámicas, polímeros). No se puede producir una pieza de plástico con una máquina diseñada para producir piezas metálicas.
Algunas tecnologías se dirigen exclusivamente a los plásticos, como la estereolitografía o la fabricación mediante un depósito de filamento fundido.

Aplicaciones y ventajas

Habida cuenta de los ritmos de producción y de las dimensiones relativamente limitadas de las piezas, la fabricación aditiva se reserva más bien a la realización de prototipos, de piezas unitarias o en pequeñas series. Por lo tanto, los procesos de fabricación aditiva no son adecuados para la producción en grandes series de piezas masivas y formas simples. En particular, son apreciados en el sector aeronáutico porque permiten realizar en una sola operación una pieza que exigía el montaje de varios componentes producidos por técnicas de fabricación tradicionales. Su baja productividad se compensa con la posibilidad de realizar una pieza de geometría compleja de un solo bloque en una misma máquina. Por otra parte, la fabricación aditiva encuentra su interés cuando permite trabajar con metales caros y difíciles de mecanizar. Permite el consumo de la cantidad justa de material y la realización de ahorro en términos de herramientas de corte.

EN LA ESFERA ESPACIAL

El cabezal de inyección del motor criogénico Vulcain 2.1, que impulsará el lanzador Ariane 6 de ArianeGroup durante los primeros ocho minutos del vuelo, se produce mediante un proceso de fabricación aditiva. Anteriormente se componía de un centenar de elementos. Esta pieza, hecha de aleación base níquel de geometría compleja y con numerosas cavidades, se produce hoy en día de un solo bloque.

EN EL SECTOR AERONÁUTICO

El motor LEAP, diseñado por Safran Aircraft Engines y GE, está diseñado para equipar aviones de una sola capa de nueva generación como los Airbus A320neo, el Boeing 737 MAX y el Boeing 777X. El inyector de combustible se produce mediante un proceso de fabricación aditiva para permitir su reducción y reducir los costes de producción. Está fabricado en una sola pieza, mientras que anteriormente requería el montaje de veinte componentes soldados. La optimización topológica, combinada con la ausencia de soldaduras y fijaciones, permitió reducir el peso del inyector en un 25%, al tiempo que aumentaba su robustez.

EN LA INDUSTRIA DEL AUTOMÓVIL

Volkswagen y otras marcas de automóviles utilizan, por ejemplo, la fabricación aditiva para desarrollar sus herramientas, accesorios y fijaciones que se utilizan en sus líneas de montaje. Esto le permite internalizar la fabricación de estas herramientas y reducir los costes y los plazos de fabricación.

EN EL ÁMBITO MÉDICO

Los dispositivos como las prótesis o los implantes son hoy en día comúnmente producidos por procesos de fabricación aditiva. La compatibilidad biológica de la aleación de cromo cobalto y sus características mecánicas hacen posible la fabricación de prótesis e implantes a medida. Esto facilita su colocación y proporciona mayor comodidad al paciente.