Fabricación aditiva
Fuentes de diodo para deposición de metal con hilo y WAAM asistido por láser
La fabricación aditiva por deposición directa de energía (DED) construye piezas metálicas capa a capa fundiendo un material de aportación a medida que se deposita. Cuando el material es un hilo, el proceso alcanza tasas de deposición elevadas, aprovecha casi todo el material y permite fabricar o reparar piezas de gran tamaño. El láser interviene de dos formas: como fuente principal de energía en la deposición láser con hilo, o como fuente auxiliar que mejora la deposición por arco (WAAM).
Deposición láser con hilo coaxial
En la deposición láser con hilo, el hilo se alimenta por el eje del cabezal y varios haces convergen sobre él. Esta configuración coaxial hace que el proceso sea independiente de la dirección de avance: con tres haces, la geometría del cordón es simétrica en cualquier dirección de trabajo [1]. Frente al polvo, el hilo es más económico por kilogramo y se aprovecha en mayor proporción [2].
| Parámetro | Valor de referencia (tres haces, Ti-6Al-4V) |
|---|---|
| Potencia láser total (CW) | 1,4–2,0 kW [1] |
| Diámetro de hilo | 1,2 mm [1] |
| Velocidad de alimentación del hilo | 38–54 mm/s [1] |
| Dependencia de la dirección de avance | No significativa [1] |
Los cabezales de varios haces necesitan fuentes compactas y potentes, con un haz bien conformado sobre el hilo. Suministramos stacks de diodo con microóptica para cabezales de deposición láser con hilo.
WAAM asistido por láser
La fabricación aditiva por arco e hilo (WAAM) ofrece tasas de deposición muy elevadas, pero su precisión y su acabado son limitados. Añadir un haz láser al arco (L-WAAM) estabiliza el baño de fusión, reduce las proyecciones y mejora la precisión del cordón, lo que se traduce en mayor calidad, mejor acabado y mayor productividad [3, 4].
En el proyecto COMSENSO, financiado por el CDTI, desarrollamos la fuente láser de alta potencia de una celda L-WAAM que integra el haz con una antorcha GMAW y un control de proceso en lazo cerrado [4]. Los resultados del proyecto se suman a los publicados en la literatura:
| Resultado | Valor | Fuente |
|---|---|---|
| Rugosidad superficial | 20 % mejor que WAAM (láser–GMAW) | [3] |
| Alargamiento | +34 %, con menor anisotropía (láser–GMAW) | [3] |
| Límite elástico | +15 % (láser–GMAW) | [3] |
| Material de partida | −67 % en un molde multimaterial de acero e Invar, frente al proceso convencional | [4] |
| Peso de la pieza | −34 % en el mismo molde, gracias a la libertad de diseño | [4] |
Suministramos la fuente de diodo directo con su electrónica de alimentación y control, incluido el control de temperatura en lazo cerrado mediante pirómetro, preparada para integrarse en cabezales híbridos láser–arco.
Referencias
1. Mathenia R, McLain B, Sparks T, Liou F. A study of directionality effects in three-beam coaxial titanium wire-based laser metal deposition. Materials. 2024;17(13):3201. doi:10.3390/ma17133201
2. Ream S, Hay J, Walters C. High-power coaxial wire laser directed-energy deposition: an update. Industrial Laser Solutions (Laser Focus World), 23 de junio de 2021.
3. Kapil SK, Rajput AS, Sarma R. Hybridization in wire arc additive manufacturing. Front Mech Eng. 2022;8:981846. doi:10.3389/fmech.2022.9818
4. Proyecto COMSENSO. «El proyecto COMSENSO cierra su tercera anualidad con éxito». Nota de prensa, 30 de septiembre de 2024. www.comsenso.es
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