REVISTA DE INGENIERIA DYNA

La industria de impresión en 3D ha probado con varios tipos de empresas buscando combinar la pulverización en frío con la impresión en 3D. La superposición de capas mediante pulverización en frío puede realizarse a una temperatura mucho más baja que con los métodos estándar de fabricación aditiva ya que en lugar de fusionar el metal utilizando una fuente de alta energía como un láser, las partículas metálicas se propulsan a una velocidad supersónica. Las partículas se enlazan a nivel atómico debido a la alta velocidad de impacto y a la energía cinética involucrada.

Titomic sostiene que su sistema con un cañón pulverizador montado sobre un brazo robotizado, es “50 veces más rápido, mas de un 50% más barato y aproximadamente un 50% más robusto” que cualquiera de los métodos actuales de impresión en 3- D.

La pulverización en frío es un proceso en estado sólido mediante el cual se proyecta un polvo fino a alta velocidad, con un gas portador, sobre una superficie base para formar un revestimiento de capas o deposición que crea una forma muy próxima a la final, lo que se conoce como “near-net-shape”.

Se utiliza gas presurizado, generalmente a velocidades supersónicas. El gas, principalmente nitrógeno o helio, está a alta presión y temperatura. Hasta 70 bar y 1.100°C.

Tiene un mayor “tamaño de punto” (alrededor de 4mm), que otras técnicas de fabricación aditiva. Por lo tanto, se adapta mejor a los componentes en forma casi final (near-net-shape), como cajetines u orejetas en ejes, en lugar de crear formas complejas partiendo de modelos CAD.

El término “frío”, se refiere al hecho de que los polvos utilizados no se funden; en cambio, la alta velocidad hace que el polvo se plastifique al impacto, formando una unión metalúrgica de estado sólido con el sustrato base. Las partículas de polvo se deforman con el impacto y se adhieren a la superficie, en un mecanismo similar a la soldadura por explosión. Normalmente, tanto el polvo como la base son metales, pero no siempre es así.

Las principales aplicaciones de la pulverización en frío incluyen:

• Recubrimientos funcionales,
• Reparaciones cosméticas/dimensionales,
• Reparaciones de carga/estructurales, de componentes de alto valor,
• Fabricación aditiva de formas cercanas a la final (near-net-shape).
• Dependiendo de la aplicación, los procesos se pueden adaptar a las necesidades, priorizando bien el ratio de deposición y el espesor, o bien la densidad de la deposición.
• La pulverización en frío es una forma eficaz de realizar reparaciones y modificaciones en componentes. Puede transformar rápidamente las propiedades superficiales de una pieza o añadir nuevas características.

Beneficios de la pulverización en frío para la fabricación aditiva (AM):

1. No hay zona afectada por el calor en las capas de recubrimiento; de esta forma es posible reparar o revestir materiales que no pueden ser soldados.
2. El polvo consumible, se encuentra a baja temperatura en relación con su punto de fusión; los materiales sensibles al oxígeno pueden recubrirse en condiciones ambientales sin que se produzca una captación significativa de O2 o N2. Por lo tanto, eliminan la necesidad de utilizar una atmósfera protectora al trabajar con aluminio o aleaciones de titanio
3. Se pueden llegar a formar capas muy gruesas (de varios mm o cm).
4. Los sistemas de pulverización en frío generalmente se pueden dividir en sistemas de "baja presión" y "alta presión", siendo la principal diferencia el punto de inyección del polvo (pre o post garganta de la boquilla).
5. Existen sistemas de pulverización en frío tanto portátiles como fijos, pero por el momento, hay diferencias en sus capacidades.
6. Los sistemas AM de pulverización en frío permiten reducir costos y tiempos de entrega en comparación con los métodos de fabricación convencionales de varias maneras:
7. Reduce el desperdicio mejorando el ratio de utilización del material (buy-to-fly) y el mecanizado de las piezas hasta la forma casi final (near-net-shape), en lugar de tochos a ser mecanizados posteriormente.
8. Fabricación o reparación de forma rentable, de pequeñas series de piezas antiguas (fuera de catálogo) y de repuesto
9. Permite optimizar los materiales y utilizar materiales adaptados o diferentes, dentro de un único componente para mejorar su funcionalidad.