Impresión 3D en metal: las impresoras láser y de polvo metálico que vimos en IMTS

La semana pasada fui a la Exposición Internacional de Tecnología de Fabricación (IMTS) y fue increíble. Esta es una tienda de juguetes para maquinistas y muestra lo mejor de la automatización industrial. Pero una de las mejores tendencias que encontré en la feria son todas las técnicas utilizadas para la impresión 3D en metal. ¡La mejor parte es que muchas de las enormes máquinas en exhibición están funcionando!

Probablemente sea mejor referirse a esto como fabricación aditiva, porque los métodos reales pueden ser significativamente diferentes a los de su impresora 3D. A continuación encontrará ejemplos de tres enfoques diferentes para este proceso. Tuve una excelente entrevista con una empresa que realiza impresiones 3D reales en metal utilizando una entrega basada en boquillas, a menudo llamada revestimiento. Hay un video de demostración de la impresión de capa de polvo con láser. Y una técnica que utiliza ligantes como paso intermedio hacia la pieza metálica final. ¡Vamos a ver!

Fue genial encontrarme con Tim Bell, que estaba mostrando este enorme cono de motor a reacción en el stand de BeAM Machines. El cono en sí se hizo girar de acero inoxidable como la forma más rápida y económica de producirlo. La isocuadrícula se imprimió en la superficie exterior de este cono, una estructura que generalmente se mecaniza a partir de una parte más grande en un proceso sustractivo.

BeAM utiliza un enfoque basado en boquillas que transporta polvo metálico en una corriente de gas argón. A medida que sale por la punta de la boquilla, un láser de alta potencia fusiona el material. Tim mencionó que cualquier material que pueda soldarse con láser probablemente pueda usarse en este proceso. Eso incluye aleaciones de titanio, acero, aleaciones de níquel y aleaciones de cobalto. También están trabajando en aluminio.

Agregar a una parte existente es realmente genial, pero por supuesto también puede imprimir objetos completos como los que se muestran aquí. Tim mencionó que imprimir un cono de motor a reacción completo en INCONEL 625 (una aleación de níquel y cromo) habría sido prohibitivamente costoso.

BeAM no tenía una máquina en el sitio que estuviera en funcionamiento, pero había una empresa que estaba haciendo una demostración de revestimiento láser, así que echemos un vistazo a eso.

Es impresionante ver estas máquinas en acción en el piso de exhibición. Aquí hay una máquina de revestimiento láser de OR Lasertechnology que se demostró construyendo una hélice en algunas barras. Grabé un video que muestra el polvo que sale de la boquilla antes de que se dispare el láser. Una vez que eso sucede, el giro de la plantilla y el movimiento lineal de la boquilla forman la espiral.

La máquina no era demasiado grande, del tamaño de un refrigerador. Puedes ver cómo se ve una barra terminada. Creo que este ha sido pulido para obtener este aspecto final.

El stand de Toshiba no tenía una máquina de revestimiento láser en exhibición, pero trajeron algunas piezas de muestra. Aquí puede ver cómo se construyeron y luego se volvieron a mecanizar hasta las tolerancias.

Esta impresora Renishaw tiene cuatro láseres de 500 W. ¡Sí, dos kilovatios de láser en esta máquina relativamente pequeña! El video que grabé muestra el ballet láser mientras fusiona una capa de polvo metálico. Al final hay un pórtico que coloca una nueva capa en su lugar para la próxima iteración.

El colector impreso en exhibición es simplemente fantástico. No habría podido elegirlo como impreso con láser. Es de titanio y tardó unas 40 horas en imprimir las dos partes que lo componen. Las piezas que salen de esta máquina deben limpiarse con chorro de arena (quizás por eso no se ve impresa en 3D) y las piezas de titanio, como esta, deben curarse con calor.

Renishaw también mostró un bot delta que construyeron como un sistema de medición para verificar las especificaciones de las piezas. Ver la demostración de resolución es alucinante y operar en esas escalas ilustra la necesidad de confirmar la precisión de las partes que salen.

3D Systems tenía una gran máquina de impresión directa en metal que se utiliza en tecnología aeroespacial y médica. (¡Obtenga su cadera personalizada aquí!) No estaba funcionando, pero obtuve una excelente vista de la cama de impresión y una explicación de cómo funciona.

La parte central de la cama se hunde en la máquina a medida que se imprime cada capa y el polvo se barre desde ambos lados. El láser está montado arriba, apuntando hacia abajo. Las piezas se imprimen en una balsa que se adhiere a la cama. Esto sirve como plantilla para los pasos de posprocesamiento, después de lo cual la pieza se elimina mediante electroerosión.

Al Williams de Hackaday acaba de escribir sobre el HP Metal Jet el viernes, ¡pude verlo en persona! Esta es una nueva línea de impresoras de metal y la incluyo aquí aunque no hay láseres involucrados. Esto rocía un agente aglutinante sobre el polvo y aplica un poco de calor para curar el aglutinante a medida que se acumulan las capas. La pieza completamente impresa debe pasar por un proceso de curado en horno antes de que esté completa. Aparentemente estaba funcionando mientras yo estaba allí, aunque la máquina está diseñada para que no puedas ver el interior, por lo que no hay mucho que mostrarte en esta.

Estas impresoras de metal actualmente están relegadas a prototipos aeroespaciales, médicos y de alta gama; piensa en la industria automotriz. Lo importante a tener en cuenta es que, con la excepción de HP, que se acaba de presentar, todas estas máquinas ya están en uso. ¡Fue muy divertido ver toda la impresión en metal que se ofrece en IMTS y darme cuenta de que estas tecnologías solo van a mejorar!

Esté atento a Hackaday, ya que tenemos algunas máquinas más interesantes del programa que compartiremos en artículos futuros.