PIEZAS METÁLICAS DE FABRICACIÓN ADITIVA

Recomendaciones de diseño

✦ La tecnología de Metal Binder Jetting permite una casi total libertad geométrica, aunque no absoluta. Existen una serie de limitaciones en el diseño que se explican principalmente por restricciones de las etapas de limpieza y sinterización.

Criterios generales

  • Tamaño de la pieza. Piense en componentes de un tamaño similar o más pequeño al de una pelota de tenis (orientativamente).
  • Geometría. Piense en componentes de geometría compleja que contengan por ejemplo canales internos, espacios huecos, voladizos, etc.
  • Resolución. Piense en componentes con detalles finos, como por ejemplo moleteados, logotipos, retículas, ranuras estrechas, tetones pequeños, etc.

1. Superficies planas de apoyo

  • Es recomendable que las piezas se apoyen sobre una superficie plana durante la operación de sinterización que proporcione el mayor soporte posible en las áreas más pesadas. El objetivo es minimizar la distorsión.
  • En los casos en los que no es posible diseñar con una superficie plana y se prevea una fuerte distorsión, se recomienda sinterizar sobre soportes que acomoden la forma de la pieza, aunque ello implique un mayor coste de fabricación.

2. Espesor de pared

  • Se recomiendan espesores de pared uniformes con el objetivo de prevenir deformaciones y reducir la variabilidad dimensional, o en su defecto diseñar el componente con transiciones graduales entre secciones de diferente espesor.
  • Se recomienda diseñar las piezas con un espesor de pared en el rango de > 1 mm en paredes exteriores y > 5 mm en paredes interiores protegidas. En casos concretos es posible extender el rango a valores mínimos de 0,3 mm y máximos de 30 mm.

3. Orificios de escape de polvo/Pins

  • La existencia de secciones huecas en los componentes requiere la evacuación del polvo sobrante en la fase de limpieza de dichas zonas, por lo que es obligado diseñar agujeros de escape de polvo.
  • En general se recomienda un mínimo de 2 agujeros de escape, aunque el número final depende del volumen del recinto y de su diámetro.
  • Los diámetros de los agujeros de escape serán lo más grandes posibles para facilitar un adecuada limpieza del componente sin que se comprometa su resistencia; en general serían > 0,5 mm para agujeros ciegos o pasantes, y unos 5 mm para agujeros que desemboquen en cavidades o canales internos.
  • Si la pieza contiene pins, se recomienda que tengan un diámetro superior a 1,5 mm y con una razón de 10:1 con respecto a su longitud.

4. Refuerzos de secciones débiles

El diseño de secciones delgadas, formas esbeltas o voladizos implica la presencia de costillas, enlaces, nervios y otros refuerzos. El objetivo es incrementar la rigidez y resistencia de los componentes, y también posibilitar/facilitar su procesamiento, mejorar la estabilidad dimensional, evitar el colapso de la pieza y prevenir deformaciones. El espesor de los elementos de refuerzo debe ser idealmente un 40-60% del espesor de la sección donde se posiciona, y su altura no debe ser superior a 3 veces el espesor de la costilla.

5. Roscas

Es factible obtener un cierto rango de roscas internas y externas completas sin necesidad de mecanizar. Se aconseja evitar roscas de paso fino, minimizar su longitud, y considerar el diseño global del componente para que la localización de la rosca esté en una posición favorable que minimice los efectos de la contracción anisotrópica durante la sinterización.

6. Precisión dimensional

  • La precisión dimensional es notablemente mejor que la obtenida mediante procesos de fusión y similar a la conseguida mediante Metal Injection Molding.
  • Tolerancias generales: ±1,3% para una dimensión nominal de 30 mm en 5σ.

7. Acabado superficial

  • El proceso Metal Binder Jetting permite fabricar componentes con rugosidad promedio de 6 Ra tras sinterización y sin la necesidad de post-procesos adicionales.
  • El acabado superficial es mejorable aplicando ciertas operaciones de postprocesado, al igual que con piezas metálicas fabricadas mediante otras tecnologías.

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