Noticias

Jul 11, 2023

¿Qué es DED y por qué debería usarlo? Parte uno

Por: Robert Bowerman Robert Bowerman es consultor tecnológico de Autodesk en

Por: Roberto Bowerman

Robert Bowerman es consultor de tecnología de Autodesk en el campo de la fabricación aditiva y trabaja con equipos de desarrollo, socios industriales y proveedores de hardware para democratizar la fabricación híbrida y aditiva de metal mediante la creación de flujos de trabajo de software integrados, accesibles y fáciles de usar.

¿Qué es DED y por qué debería usarlo? Parte uno

Si bien es probable que esté familiarizado con la fabricación de filamentos fundidos (FFF) y tal vez Power Bed Fusion, ya sea de plástico o metal, existe la posibilidad de que esté menos familiarizado con la deposición de energía dirigida (DED). Con una base de usuarios en crecimiento, un aumento en el hardware accesible y una gran cantidad de aplicaciones, debe preocuparse por esta tecnología y lo que puede ofrecer a la cadena de suministro de fabricación.

¿Qué es DED?

DED es un proceso de fabricación aditiva de metal, mediante el cual el metal fundido se deposita selectivamente, en capas, para construir componentes completamente densos. Es posible que haya oído hablar de WAAM (fabricación aditiva por arco de alambre), LMD (deposición de metal por láser), LENS (forma de red diseñada con láser), DMD (deposición de metal dirigida) o algún otro acrónimo, pero no se confunda, a menudo son solo nombres de propiedad que los fabricantes de equipos usan para diferenciar su oferta. Si bien hay muchos nombres, la tecnología solo tiene algunas variaciones.

En general, un sistema DED requiere tres componentes principales; un manipulador, para controlar dónde se deposita el metal, una alimentación de material y una fuente de energía para fundir ese material. El manipulador suele tener la forma de un pórtico CNC o un robot. El material estará en forma de alambre o polvo y la fuente de energía será un láser o un arco eléctrico (también se pueden usar haces de electrones, pero son menos comunes debido a su costo).

En comparación con otros procesos de fabricación aditiva de metales, las tasas de deposición más altas de DED han permitido que el proceso produzca componentes a mayor escala (a menudo de más de 1 m); la contrapartida de este nivel de productividad es la resolución parcial. Sin embargo, con la llegada del nuevo hardware DED, estamos empezando a ver una mayor amplitud de lo que es posible con la tecnología y, en algunos casos, rivalizar con el detalle que se puede lograr con un sistema de lecho de polvo.

Las tasas de deposición más altas del proceso pueden dar como resultado una menor precisión geométrica, resolución de características y textura de la superficie, por lo que los componentes producidos por DED a menudo se mecanizan después de la deposición para lograr un acabado final. Esta necesidad de mecanizado y la relativa facilidad de integrar la tecnología en las plataformas de fresado existentes ha llevado al surgimiento de máquinas híbridas (es decir, una máquina con capacidades tanto aditivas como sustractivas). A menudo, estas máquinas se componen de más de 3 ejes, lo que abre una gran cantidad de oportunidades para depositar material más allá de las limitaciones convencionales de las capas planas.

¿Cuáles son los beneficios de la impresión multieje?

Muchas impresoras 3D de plástico de bajo costo tienen una configuración de 3 ejes. Las impresoras de 3 ejes han demostrado ser asequibles, confiables y con muchas opciones de corte de software disponibles. Sin embargo, este éxito también ha limitado la capacidad de impresión 3D; Se requieren estructuras de soporte para permitir la impresión de superficies sobresalientes, las piezas solo se pueden construir sobre superficies planas y no sobre geometría preexistente, las superficies curvadas hacia arriba sufren el efecto de escalonamiento. Con la llegada de los nuevos sistemas de impresión 3D y la creciente popularidad de la integración de cabezales de deposición en fresadoras CNC y brazos robóticos, se está poniendo a disposición una gama de nuevas posibilidades de impresión y la tecnología DED ha estado haciendo uso de trayectorias de herramientas de varios ejes durante algún tiempo.

¿Por qué DED?

Gran parte de los beneficios generales de AM también son válidos para DED, pero ¿por qué las empresas están realmente interesadas en la tecnología hoy y cuáles son las oportunidades futuras que ofrece?

En Autodesk, hemos trabajado con una multitud de usuarios finales en toda la industria durante la última década. Al igual que gran parte de los aditivos metálicos, inicialmente, la mayoría de las aplicaciones pertenecían a la industria aeroespacial y, en los años posteriores, hemos visto que se expandieron a la marina, el petróleo y el gas, el moldeado/herramientas, la defensa y la industria pesada. Si bien las aplicaciones, las aleaciones y los tamaños de las piezas varían, en estas industrias, la mayoría de los casos comerciales podrían resumirse en dos áreas clave, mantener o aumentar la ventaja competitiva y mejorar las credenciales de sostenibilidad, posiblemente, en ese orden de prioridad.

Hoy, DED puede permitir una ventaja competitiva al reducir los ciclos de desarrollo de piezas y los plazos de producción, mejorar el tiempo de comercialización y reducir la necesidad de almacenar piezas de repuesto. En el futuro, la tecnología podría usarse para producir componentes de alto rendimiento y valor agregado, aprovechando las mayores libertades de diseño y materiales que puede ofrecer la tecnología. Por ejemplo, optimizar un componente para la carga estructural o térmica o producir una pieza en una aleación personalizada o una combinación de varias aleaciones.

También hoy, DED permite mejores credenciales de sustentabilidad al mejorar la eficiencia del material en el proceso de fabricación, es decir, la pieza que se deposita (conocida como forma casi neta, preforma o modelo de deposición) requiere una eliminación de material significativamente menor para lograr una pieza terminada cuando en comparación con el mecanizado de una pieza a partir de una pieza de material. Sin embargo, se debe tomar un punto de vista cauteloso aquí, y se debe considerar el ciclo de vida completo del componente para comprender verdaderamente las credenciales ambientales de cualquier proceso o componente. En el futuro, las instalaciones de DED y AM ofrecen un modelo de producción descentralizado, es decir, no es necesario que las piezas se produzcan en una sola fábrica y se envíen a su ubicación de uso final, sino que se pueden producir en el sitio, cuando sea necesario. Conducir a una reducción en el carbono inducido por el transporte.

¿Cuáles son los casos de uso actuales?

Los casos de uso actuales de la tecnología se alinean bien con los beneficios que ofrece el proceso. Se dividen en términos generales en tres categorías, que complementan las cadenas de suministro existentes, reducen las piezas de repuesto o refabrican y alteran las industrias.

Complementar las cadenas de suministro: la industria aeroespacial ha sido durante mucho tiempo el principal defensor de este caso de uso (y posiblemente DED en general). Las cadenas de suministro aeroespacial consumen una cantidad significativa de aleaciones de alto valor y, por lo tanto, se esfuerzan por reducir la cantidad de material desperdiciado en el proceso de fabricación. Junto con esto, las aleaciones exóticas a menudo pueden ser difíciles de mecanizar (es decir, son lentas y requieren muchas herramientas costosas), al reducir la cantidad de material que debe cortar, ahorra mucho dinero. Para lograr estas ganancias, particularmente para los elementos estructurales de aeronaves, las empresas producirán un componente de forma casi neta a través de un proceso de forjado y eliminarán una cantidad mínima de material para llegar a la pieza final. El problema aquí es el tiempo que lleva recibir esas piezas forjadas, que pueden ser meses, y el nivel de inflexibilidad y retrasos adicionales cuando, por ejemplo, hay un cambio de diseño. Aquí es donde DED interviene y puede actuar como complemento al suministro de componentes forjados.

Refabricación y reducción de piezas de repuesto: DED ofrece una solución fantástica para el reacondicionamiento de piezas desgastadas, esto podría ser un componente aeroespacial de alto valor (los álabes de turbina y los blisks se usan comúnmente como ejemplo aquí) o una pieza de herramientas de molde, por ejemplo, para una aplicación de automoción. Si un componente no se puede reacondicionar y se requiere un reemplazo, en algunas industrias puede provocar tiempos de inactividad prolongados del equipo mientras se obtiene el reemplazo. En la industria marina, superan este problema manteniendo un almacén de repuestos. Sin embargo, como puede imaginar, este es un uso del espacio altamente ineficaz. Aquí, DED ofrece la oportunidad de reducir el almacenamiento físico y reemplazarlo con una biblioteca digital de piezas de repuesto que cualquier sistema podría producir bajo demanda, en el lugar que se necesite. Empresas como Ramlab están explorando activamente estas oportunidades con socios industriales.

En los últimos años, hemos visto el surgimiento de nuevas organizaciones, que aparecen en industrias de larga data, que buscan interrumpir a las establecidas. Aprovechando los beneficios de la tecnología identificados anteriormente, estas organizaciones nuevas y aceleradas están haciendo grandes preguntas y desafiando las normas de la industria. Pix Moving y Relativity Space son dos destacados. Pix Moving está utilizando la naturaleza sin herramientas del proceso DED para ofrecer un diseño personalizado y descentralizar la fabricación de sus vehículos autónomos. Relativity Space tiene como objetivo interrumpir la industria espacial al reducir significativamente el tiempo desde el concepto hasta la prueba y la pieza final para los componentes de cohetes, utilizando su sistema WAAM de multímetros titulado "Stargate".

Estos son verdaderos pioneros de la tecnología e incluso si su éxito es de corta duración, se espera que tengan algún impacto en la forma en que fabricamos productos en el futuro.

Si bien ha habido avances tecnológicos significativos y varias buenas noticias para compartir sobre DED, en última instancia, la tecnología sigue siendo un nicho y los desafíos que prohíben una adopción más amplia son grandes. Todavía queda mucho trabajo por hacer para progresar en la accesibilidad del hardware y el software, mejorar la confiabilidad y solidez del proceso, y mejorar las habilidades de los ingenieros actuales y nuevos para maximizar los beneficios de los procesos. Sin embargo, la buena noticia es que en este momento se están logrando grandes avances para abordar estos desafíos.

¿Quiere saber más sobre DED? ¡La parte 2 de nuestra serie sobre DED llegará muy pronto!

¿Interesado en Fusión 360? Descargue una versión de prueba gratuita aquí

La imagen destacada muestra el WAAMpeller. Foto vía Ramlab.

3D Printing Industry es el trabajo colectivo de varios autores en nuestro equipo editorial. Nuestro dedicado equipo de escritores tiene experiencia en tecnología y está dispuesto a brindar noticias, puntos de vista e información sobre las últimas tendencias en impresión 3D en todos los ámbitos, incluidos los usuarios domésticos pioneros. , la comunidad maker y los industriales.