La fabricación aditiva metálica, ampliamente conocida como impresión 3D, comenzó como una tecnología para la prueba y evaluación de modelos conceptuales y la creación de prototipos de nuevos componentes. La fabricación aditiva de metales se ha generalizado rápidamente en los procesos de fabricación, sobre todo con las mejoras y la disponibilidad de polvos metálicos nuevos y existentes.
Cada vez son más las empresas que recurren a esta tecnología para fabricar piezas y productos personalizados. Las ventajas de utilizar la impresión 3D para crear objetos metálicos son principalmente unos plazos de entrega más rápidos y una mayor flexibilidad para crear estructuras complejas. Esta combinación suele dar como resultado un mejor rendimiento del producto y una reducción significativa de los costes. Para garantizar que el sistema de fabricación 3D funciona de forma eficiente y ofrece la calidad óptima, los fabricantes de las impresoras 3D utilizan muchos sensores e instrumentos de supervisión en sus máquinas. En este artículo, analizamos el papel de un analizador de oxígeno en la impresión 3D de metales y por qué es importante contar con uno en su proceso de fabricación aditiva.
El proceso de impresión metálica en 3D implica la fusión capa a capa de finas capas de metales en polvo mediante tecnología láser. La capacidad de fabricar piezas minimizando el riesgo de impurezas es un reto importante en el sector de la fabricación aditiva de metales. Las impresoras 3D de metal suelen alimentar sus existencias en un Medio Ambiente inerte para eliminar la contaminación y evitar problemas de calidad. Pueden utilizarse gases inertes como el argón para mejorar la calidad de la soldadura o la unión. Este proceso requiere una cámara de impresión bien purgada en la que se vigile estrechamente la presencia de oxígeno en el entorno. Los altos niveles de oxígeno pueden provocar la oxidación de los polvos de alimentación, lo que repercute directamente en la calidad de la pieza fabricada debido a una menor resistencia de la soldadura entre capas.
El papel de los gases inertes en la AM metálica es fundamental. El argón previene el riesgo de oxidación extrayendo y desplazando el oxígeno de la cámara de impresión 3D. El argón reduce los niveles de oxígeno a ppm o menos, creando un Medio Ambiente perfecto para las piezas metálicas que se construyen.
Se utiliza un analizador de oxígeno para supervisar y controlar los niveles de oxígeno mientras la impresora está en funcionamiento. Tener la capacidad de medir el oxígeno es importante para detectar cambios en el entorno de la cámara. La atmósfera dentro de la cámara de impresión 3D debe permanecer estable durante el proceso. Los pequeños cambios en el contenido de oxígeno pueden afectar negativamente a las propiedades de los metales, especialmente el titanio y el aluminio. Para industrias como la aeroespacial, la automovilística y la médica, es fundamental que la calidad del producto final no se vea afectada por la presencia de oxígeno durante el proceso de impresión 3D en metal.
El argón ha demostrado ser un gas increíblemente útil en el proceso de AM metálica, utilizado para reducir la oxidación y evitar la corrosión. El uso de un analizador de oxígeno no solo protege los polvos y las piezas creadas durante el proceso de impresión, sino que también puede utilizarse como dispositivo de seguridad en el lugar de trabajo.
El argón es mucho más pesado que el aire, por lo que puede sustituir al oxígeno respirable en un espacio o instalación cerrados. Debido a las propiedades incoloras e inodoras del argón, una fuga podría pasar desapercibida. Un analizador de oxígeno puede controlar los niveles porcentuales de oxígeno en un entorno y emitiría una alerta si los niveles de O2 descendieran como consecuencia de una fuga de argón que protegiera al personal.
Al manipular y mover metales en polvo, es importante que se controle el nivel de oxígeno en el área confinada. Pueden producirse explosiones de polvo si los niveles de oxígeno superan el límite explosivo. Es necesario purgar los recipientes y las líneas de transporte con un gas inerte, y la supervisión continua del nivel de oxígeno es una buena práctica. Además del oxígeno, también es importante controlar la humedad en los polvos metálicos. Los metales en polvo húmedos pueden producir hidrógeno y/o vapor, lo que puede dar lugar a una reacción exotérmica que puede provocar una explosión.
La impresión 3D es sólo un elemento del proceso de fabricación aditiva. Tener la capacidad de controlar los niveles de oxígeno en cada etapa del proceso de fabricación es fundamental.
Garantizar piezas metálicas de alta calidad en la fabricación aditiva también depende de las actividades previas y posteriores a la producción en el proceso global. El gas inerte también desempeña un papel importante en la producción de polvos metálicos, el almacenamiento y el postprocesamiento. La calidad del polvo metálico es importante, ya que puede influir significativamente en las propiedades físicas, como la resistencia a la tracción y la fragilidad, por no hablar de su efecto sobre la tolerancia al calor o la resistencia a la corrosión.
Para evitar la contaminación de la materia prima, las mediciones se realizan en los centros de producción de polvo metálico. La fabricación y el almacenamiento suelen realizarse en una atmósfera inerte, siendo el argón el gas preferido por sus propiedades. Los polvos fabricados a partir de distintos Materiales tienen características únicas que afectan a su comportamiento cuando se mezclan.
Anteriormente, hemos hablado de lo que ocurre dentro de la cámara de impresión 3D con gas inerte de alta pureza que crea un entorno sin oxígeno. Sin embargo, no sólo es necesario controlar y mantener el Medio Ambiente durante el proceso de impresión. Entre los ciclos de impresión, la atmósfera se purga.
Pueden quedar impurezas en la cámara debido a una purga incompleta o a la mala calidad del gas. El propio polvo metálico también puede provocar una impureza, que residirá allí de forma permanente a menos que se elimine.
A medida que más empresas de numerosos sectores empiezan a aprovechar las oportunidades que ofrece la impresión 3D sobre metal, es importante tener en cuenta la importancia de la calidad del producto final y la seguridad de sus empleados y equipos. Por ello, los analizadores de oxígeno son una parte necesaria de su proceso de impresión 3D en metal.
Aplicando los procedimientos de medición de seguridad correctos y garantizando que los niveles de oxígeno se mantienen en el nivel adecuado, puede estar seguro de que su producto final cumplirá las expectativas de calidad.
En Process Sensing Technologies (PST) , somos proveedores líderes de analizadores de gases, sensores de oxígeno y analizadores de trazas de humedad, ayudando a proporcionar confianza y certeza a lo largo de su proceso de fabricación de aditivos con una monitorización consistente.
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