es.wedoany.com Noticia: Investigadores de la Universidad Johns Hopkins de EE. UU. han desarrollado un marco de proceso basado en información térmica y simulación guiada para la fabricación aditiva por extrusión de metal de estructuras de aleación de aluminio de pared delgada. Este marco aborda dos modos de falla térmica que anteriormente limitaban la confiabilidad de esta tecnología en metales de alto punto de fusión.
El estudio señala que establecer la temperatura de operación cerca del punto de fusión del material de partida ofrece ventajas en eficiencia y costo en comparación con los procesos de fusión en lecho de polvo y deposición de energía dirigida. Sin embargo, debido a la baja viscosidad, alta conductividad térmica y alta tensión superficial de aleaciones activas y de alto punto de fusión como el aluminio en la fabricación aditiva por extrusión de metal (MEAM), la ventana de proceso se vuelve estrecha.
Jochen Mueller, profesor asistente de la Universidad Johns Hopkins, indicó que el equipo de investigación introdujo este marco de fabricación aditiva por extrusión de metal, que, mediante el control preciso de múltiples parámetros del proceso, puede eliminar problemas de obstrucción de la boquilla y colapso de las piezas, logrando así una impresión estable y de alta fidelidad de aluminio de pared delgada.
Los investigadores identificaron el subcalentamiento y el sobrecalentamiento como los dos modos principales de falla térmica en metales de alto punto de fusión en MEAM. El subcalentamiento ocurre porque, a medida que aumenta la altura de construcción, el calor se disipa a través de las capas ya depositadas, lo que provoca la solidificación prematura y la obstrucción de la punta de la boquilla. El sobrecalentamiento, por otro lado, ocurre cuando la velocidad de extrusión supera la capacidad de enfriamiento de la capa depositada, causando refusión y colapso estructural.
Para abordar ambos modos de falla, el equipo ajustó la temperatura del lecho de impresión capa por capa, manteniendo constantes la temperatura de la boquilla y la velocidad de impresión, y utilizó criterios basados en el tiempo para determinar el tiempo de enfriamiento mínimo necesario para que cada capa alcance la línea de solidus antes de continuar con la deposición. Utilizando material de partida de alambre de aleación de aluminio ER4043 (aproximadamente 5% de silicio y 95% de aluminio en peso), este marco produjo estructuras de pared delgada con rugosidad superficial consistente y geometría repetible en toda la altura de construcción. Los investigadores evaluaron las piezas resultantes mediante caracterización microestructural y pruebas mecánicas, y demostraron este método en estructuras de múltiples escalas y geometrías complejas variadas.
