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Junio de 2019 Página 1 de 2

Construya complejas piezas metálicas con laberintos internos, capa por capa

Con información de PVA TePla

Los talleres metalmecánicos pueden crear piezas metálicas complejas utilizando láminas delgadas que se adhieren mediante un proceso de unión por difusión.

Los talleres metalmecánicos pueden crear piezas metálicas complejas utilizando láminas delgadas de metales símiles o disímiles que se adhieren unas con otras mediante un proceso de unión por difusión.

 

Un proceso único de manufactura aditiva está ayudando a los talleres de maquinados de precisión a crear piezas metálicas con complejos laberintos o canales de enfriamiento interno para dispensar líquidos o gas, capa por capa, antes del mecanizado final.

Esta técnica se puede utilizar para construir una pieza desde cero con láminas delgadas de 1-2 mm de metales y aleaciones. Al igual que con técnicas similares, el software de modelado 3D se utiliza para trazar sofisticados canales internos o laberintos antes del corte con láser de CO2 de cada capa.

La clave del proceso es la unión por difusión, que esencialmente fusiona las capas combinadas bajo presión y calor, sin la necesidad de usar soldadura fuerte u otro material de aporte. Luego se utiliza el mecanizado tradicional para llevar el exterior de la pieza a su forma final.

Con esta técnica, se pueden construir piezas finales de hasta 900 mm (35.43”) x 1250 mm (49.21”) x 500 mm (19.69”) de acero inoxidable, titanio, circonio, berilio, aluminio de alta aleación, Inconel y tungsteno.

El proceso también se puede utilizar para soldar metales disímiles como cobre a titanio, cobre a aluminio, cobre a tungsteno e incluso molibdeno a aluminio. Para los talleres que atienden a las industrias médica, aeroespacial, semiconductora y automotriz, la técnica proporciona un método para crear piezas que son difíciles, si no imposibles, utilizando equipos de CNC tradicionales o técnicas de soldadura blanda/fuerte menos eficaces.

Sofisticados laberintos internos

Para piezas metálicas que requieren sofisticadas geometrías de canales interno, ya sea con una entrada y una salida, o ninguna, puede haber muchos giros y vueltas. Los ejemplos incluyen aplicaciones de intercambio de calor, donde los canales mecanizan en aluminio para dispersar el calor por aire o enfriamiento por líquido. Dado que el área de superficie de la zona de enfriamiento es un factor principal en la transferencia de calor, cuanto más extensos sean los canales, mejor.

Los canales de enfriamiento conforme también pueden aumentar la eficiencia y los tiempos de ciclo de los moldes de inyección de plástico. Estos laberintos de enfriamiento siguen la forma o el perfil del núcleo del molde o la cavidad para realizar un proceso de enfriamiento rápido y uniforme en la inyección y moldeo por soplado.

También existen aplicaciones con equipos de dispensado de líquidos y gases. En la fabricación de semiconductores y microelectrónica, por ejemplo, se utilizan conjuntos sofisticados de distribución de gas de tipo “cabezal de ducha” para dispensar gases de procesamiento en cámaras de grabado y deposición de semiconductores. Estos cabezales dispensadores a menudo tienen múltiples laberintos internos separados.

Capas de unión de metales y aleaciones

Dado que las herramientas de corte CNC tradicionales no se pueden usar para este propósito, una alternativa ya en uso para elementos como los conjuntos de cabezales de ducha es un proceso aditivo similar que varía en la forma en que une las capas: con material de soldadura fuerte.

La soldadura fuerte es un proceso de unión de metales en el que dos o más elementos metálicos se unen entre sí mediante la fusión y el flujo de un metal de aporte en la junta. El metal de aporte fluye en el espacio entre las capas a través de la acción capilar.

Aunque la soldadura fuerte tiene la capacidad de unir metales símiles o disímiles con una resistencia considerable, también tiene inconvenientes importantes cuando se trata de laberintos internos.

Piezas complejas con laberintos hechas por manufactura aditiva. Fotografía: cortesía PVA TePla.
SOLDADURA POR DIFUSIÓN
La tecnología multicilindro de soldadura por difusión puede ser usada para unir metales de alta resistencia y refractarios que no se podrían unir de otra manera. A través de presión y alta temperatura en una prensa caliente logrando que las superficies disímiles se unan permanentemente.

La soldadura fuerte puede hacer que se formen pequeños “filetes” en los laberintos que obstruyen el flujo e incluso pueden romperse durante el uso. Poco material de aporte puede crear vacíos donde se acumula líquido o gas y se concentra la corrosión, especialmente en presencia de productos químicos agresivos como los que se utilizan en la industria de los semiconductores.


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