Guía completa: Deposición de energía directa, ¡te explicamos todo!

La Deposición de Energía Directa (DED) es un proceso de impresión 3D más complejo, que generalmente se utiliza para reparar o agregar material adicional a piezas existentes. Es completamente posible fabricar modelos desde cero utilizando esta tecnología, pero su uso principal es para aplicaciones industriales como la reparación de turbinas o hélices que han sido dañadas.

De manera similar a algunas tecnologías de de lecho de polvo, la deposición de energía directa utiliza una fuente de energía enfocada, como un láser o un haz de electrones para fundir el material. Sin embargo, el material se funde al mismo tiempo que se deposita en una boquilla. En cierto modo, la tecnología está en la frontera entre la extrusión de material y la fusión de lecho de polvo.

Se debe tener en cuenta que a esta tecnología a menudo se le puede denominar con diferentes nombres como conformación de red diseñada por láser (LENS), deposición directa de metal (DMD), fabricación aditiva de haz de electrones (EBAM), etc., dependiendo de la aplicación o método específico.

Créditos: BeAM

¿Cómo funciona la tecnología de Deposición de Energía Directa?

Al igual que con cualquier tecnología de fabricación aditiva, el diseño de una pieza comienza con la creación del modelo 3D con el software CAD. Luego, la pieza se corta en una multitud de capas mediante un software de corte o Slicer 3D, que representa las diversas capas de material necesarias para formar la pieza.

La técnica funciona depositando material sobre una base o componente que se está reparando a través de una boquilla montada en un brazo de varios ejes (generalmente 4 o 5). El material metálico que se alimenta a la boquilla se proporciona en forma de polvo o alambre. A medida que se deposita, una fuente de calor funde el material simultáneamente, generalmente usando un láser, haz de electrones o arco de plasma. Este procedimiento se realiza repetidamente, hasta que las capas se hayan solidificado y creado o reparado un objeto.

El proceso de fabricación aditiva DED, en este caso utilizando un haz de electrones | Créditos: Dassault Systèmes

En el caso de los sistemas basados ​​en haz de electrones, el proceso debe realizarse al vacío para evitar que los electrones interactúen o sean desviados por las moléculas de aire. Los sistemas basados ​​en láser requieren una cámara completamente cerrada si se trabaja con metales reactivos, lo que requiere una cantidad significativa de gas y tiempo para alcanzar los niveles de oxígeno deseados. Alternativamente, es posible usar una cubierta de gas protector, que es suficiente para proteger el metal que se deposita de la contaminación.

Materiales y aplicaciones de la tecnología

Es cierto que este proceso se usa típicamente con metales, en forma de polvo o de alambre. Sin embargo, también es posible usar la Deposición de Energía directa con polímeros y materiales cerámicos. Por ejemplo, la empresa AREVO utiliza Polymer DED con un filamento de fibra de carbono para fabricar piezas compuestas livianas para aplicaciones de uso final. El filamento termoplástico se funde con una fuente de calor y se compacta mediante un rodillo para generar las capas del objeto.

Para los metales, casi cualquier metal que sea soldable puede imprimirse en 3D con DED. Eso incluye titanio y aleaciones de titanio, inconel, tántalo, tungsteno, niobio, acero inoxidable, aluminio, etc. El alambre utilizado generalmente varía de 1-3 mm de diámetro y los tamaños de partículas de polvo son similares a los utilizados en los procesos de metalurgia de polvo, entre 50 y 150 micras.

Polvo de metal | Créditos: Trumpf

Como se mencionó anteriormente, una de las aplicaciones únicas de esta tecnología es que es posible reparar piezas metálicas que han sido dañadas. Según ASTM International: “La tecnología de Deposición de Energía Directa tiene la capacidad de producir piezas relativamente grandes (volumen de construcción> 1000 mm³) que requieren herramientas mínimas y un posprocesamiento relativamente pequeño. Además, los procesos de la DED pueden usarse para producir componentes con gradientes de composición, o estructuras híbridas que consisten en múltiples materiales que tienen diferentes composiciones y estructuras «.

Principales actores del mercado

Hoy, el mercado cuenta con bastantes fabricantes de impresoras 3D de metal utilizando la tecnología DED. BeAM es uno de los principales actores en este campo, ofrece tres soluciones: Magic 80 y Modulo 250 y 450, todas con láser como fuente de calor. Otros fabricantes que crean máquinas láser DED son Trumpf, Optomec, FormAlloy, DMG Mori, InssTek, Relativity, etc.

En términos de sistemas DED de haz de electrones, EBAM es una tecnología de impresión 3D de metal comercializada por Sciaky Inc., que ofrece hasta 5 máquinas diferentes y también la posibilidad de crear su sistema personalizado. Otro fabricante es Evobeam GmbH. Finalmente, los fabricantes de impresoras 3D de arco de plasma DED incluyen Norsk Titanium, WAAM, GEFERTEC, Prodways y Lincoln Electric.

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