Modelización de procesos para mejorar la fabricación
La fabricación aditiva elimina la necesidad de utilizar moldes y hormas, lo cual reduce el material residual debido al post-procesamiento y minimiza el tiempo y los costes asociados. El proceso de depósito de metales directo con láser en capas múltiples (MLLDMD) es una técnica de fabricación aditiva por láser que se utiliza para obtener componentes metálicos a partir de polvo o para añadir capas a componentes existentes. A pesar de su excelente potencial, la impredecibilidad de los procesos de fabricación aditiva a menudo da lugar a productos con un acabado de baja calidad, defectos internos y tensiones residuales elevadas. Esto limita su utilización en sectores como el aeroespacial, en el cual se aplican tolerancias muy justas y procedimientos de certificación estrictos. Los investigadores esperan superar estas limitaciones mediante el desarrollo de un nuevo modelo de proceso completo que funcione sobre un ordenador de sobremesa, en el marco del proyecto «Integrated numerical modelling of laser additive processes» (INLADE), con el fin de atraer nuevas actividades de negocio. El proceso MLLMD se basa en la pulverización con polvo desde una boquilla sobre un material fundido por láser en movimiento que se solidifica para formar el componente o la capa superficial. Se trata de un proceso muy complejo que implica múltiples cambios de fase, de polvo a material fundido y de ahí a sólido, con flujos variables de calor y masa. INLADE produjo el primer modelo completo publicado que funciona en un ordenador de sobremesa y que abarca el proceso completo desde dentro de la boquilla de depósito hasta el depósito finalizado. Los investigadores lograron integrar a la perfección distintas subrutinas en FORTRAN que describían los procesos individuales. Los resultados experimentales con piezas de acero permitieron verificar el funcionamiento del modelo. El modelo permite simular con precisión la geometría de las piezas utilizando parámetros de proceso iniciales hasta el cálculo correcto de las tensiones residuales y las distribuciones de fase. El trabajo intenso de diseño garantizó un uso eficiente de los recursos de computación y procesamiento en paralelo para implementarlo en un ordenador de sobremesa. La divulgación en congresos y jornadas técnicas de carácter industrial y académico debería garantizar nuevas innovaciones y la comercialización subsiguiente no debería estar demasiado lejos. Con la potente herramienta de modelización de INLADE en sus manos, los fabricantes podrán producir de forma fiable piezas de calidad superior para el sector aeroespacial. La apertura de nuevos mercados para las aplicaciones de fabricación aditiva por láser mejorará la competitividad del sector de la fabricación, que constituye un pilar importante de la economía de la Unión Europea.
Palabras clave
Fabricación aditiva, láser, polvo, boquilla, ordenador de sobremesa, modelo
