La fabricación aditiva por arco lineal pertenece a la categoría de impresión 3D por deposición de energía dirigida. La tecnología DED es una tecnología de impresión 3D de metal que implica la deposición de materiales metálicos en forma de polvo o lineal a través de una boquilla montada en un brazo de múltiples ejes. Se utiliza una fuente de energía enfocada, es decir, un láser, un haz de electrones o un plasma, para fundir el material mientras se construye la pieza capa por capa. En el caso de WAAM, el arco se utiliza como fuente de calor, inspirado en la soldadura por arco.
La tecnología WAAM se basa en el principio de diversas tecnologías de soldadura automática que utilizan sistemas robóticos: gas inerte de metal o gas activo de metal, gas inerte de tungsteno o alambre de soldadura por arco de plasma. También está el proceso de soldadura por transferencia de metal en frío, derivado del MIG, que fue creado por Vonens en 2004. Todo tipo de metales son compatibles con WAAM. Estos incluyen aleaciones de titanio, aluminio, níquel y acero.
Al igual que con otros procesos DED, la fabricación aditiva por arco de alambre se utiliza a menudo para reparar equipos y copiar piezas que ya no se producen con el fin de mantener máquinas antiguas. Sin embargo, la tecnología también se puede utilizar para fabricar piezas completas. La fabricación aditiva por arco eléctrico es especialmente adecuada para los sectores aeroespacial, aeroespacial, automovilístico, energético y de defensa. Se utiliza para la fabricación de prototipos, moldes, piezas individuales y producción en pequeñas series. Sin embargo, su aplicación en la producción en masa aún está en revisión, aunque está especialmente indicado para la fabricación de piezas metálicas de gran tamaño.
En el sector aeroespacial, por ejemplo, Naval Group utiliza tecnología de fabricación aditiva por arco lineal para fabricar hélices para el buque cazaminas. En el sector energético, Vallourec produjo el primer anillo de sellado mediante fabricación aditiva por arco eléctrico para garantizar la seguridad de la central hidroeléctrica EDF Hydro, con un diámetro de 1 metro y un peso de 100 kg. En el campo de la robótica, MX3D también ha utilizado esta tecnología para producir conectores estructurales de acero. MX3D también utiliza aditivo de arco de alambre para fabricar conectores de tuberías para la industria del petróleo y el gas, así como engranajes y componentes personalizados para máquinas grandes. ¡MX3D incluso construyó un puente en Ámsterdam utilizando un proceso de fabricación aditiva por arco de alambre! Además, Relativity Space utilizó esta tecnología para construir el lanzador liviano Terran 1. La producción de moldes industriales de plástico es otra aplicación común.
La impresión 3D de fabricación aditiva por arco lineal tiene muchas ventajas. En primer lugar, la velocidad de impresión es rápida, lo que tiene un impacto positivo en el tiempo de producción. El costo también es menor que el de las máquinas que utilizan tecnología de fusión en lecho de polvo, especialmente la fusión selectiva por láser. La tecnología de fabricación aditiva por arco eléctrico también destaca por su capacidad para producir piezas de gran tamaño. Como se mencionó anteriormente, también están disponibles una variedad de metales compatibles.
El proceso de fabricación aditiva por arco eléctrico también tiene sus limitaciones. Debido a que permite velocidades de impresión más rápidas, el detalle y la precisión dimensional de la pieza se reproducen menos en comparación con la tecnología de fusión en lecho de polvo. Las piezas fabricadas mediante técnicas de fabricación aditiva por arco lineal pueden presentar defectos como poros internos que reducen las propiedades mecánicas de la pieza, tanto estáticas como de fatiga. Esto es especialmente cierto para las piezas de aluminio.
El estrés residual es otra anomalía que puede ocurrir en la tecnología WAAM. Pueden provocar que el tamaño y/o la forma de la pieza se deformen, especialmente mediante engarzado, deformación o estratificación. Todos estos fenómenos se caracterizan por las capas de las piezas impresas, ya sean superiores, inferiores o, en el caso de la superposición, por la deformación de todas las capas. Estas deformaciones son provocadas por temperaturas de funcionamiento muy elevadas y por las propiedades técnicas del material. Cuando se aplican fuerzas a una pieza, ésta hará que no se sujete bien.
Para limitar la aparición de estos defectos, es necesario comprender todos los parámetros de fabricación aditiva por arco eléctrico para poder configurarlos con la mayor precisión posible. Esto asegurará un depósito constante de metal fundido, así como un calor constante. La velocidad de desenrollado, la velocidad de alimentación, la corriente, el voltaje, el espesor de la capa, el caudal del gas de protección y el espaciado de los electrodos son factores clave para garantizar un funcionamiento sin problemas.
Sin embargo, también existen soluciones técnicas que pueden mitigar estas anomalías. Estos incluyen el endurecimiento por trabajo o laminación. Este método consiste en aplicar presión al cordón de soldadura con un rodillo durante la fase de enfriamiento. Esto reduce la porosidad. Para reducir las tensiones residuales, el material se puede precalentar. Tenga en cuenta que algunos materiales y aleaciones son más propensos a agrietarse o delaminarse que otros, como las aleaciones de aluminio-cobre, aluminio-titanio y aluminio-hierro.
Al igual que con otras tecnologías de fabricación aditiva, se requiere una cantidad significativa de acabado posterior. El postratamiento se realiza mediante técnicas de procesamiento tradicionales. En algunas aplicaciones de fabricación aditiva por arco eléctrico, se puede utilizar un segundo robot para el procesamiento en la etapa de impresión.
Los fabricantes de impresoras 3D que utilizan tecnología de fabricación aditiva por arco lineal incluyen Prodways, cuyas impresoras 3D utilizan el proceso de fabricación aditiva por arco lineal -TIG, Norsk Titanium y su proceso interno de deposición rápida por plasma, GEFERTEC, MX3D, WAAM3D y Lincoln Electric, entre otros.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. es una empresa de alta tecnología que se especializa en I+D, fabricación y venta de máquinas de revestimiento láser automáticas, máquinas de revestimiento láser de alta velocidad, máquinas de enfriamiento láser, máquinas de soldadura láser y equipos de impresión láser 3D. Nuestros productos son rentables y se venden a nivel nacional y en el extranjero. Si está interesado en nuestros productos, contáctenos al bob@gshenglaser.com.