Investigación en la ciencia de materiales

Fabricación aditiva

Las empresas de la industria de automoción y aeroespacial están en una carrera constante para aumentar la eficiencia energética y la flexibilidad del diseño, reducir los costes de producción y servicio y acortar el ciclo de fabricación, al mismo tiempo que se garantiza la fiabilidad y la seguridad de los productos. Para muchas de estas empresas, la fabricación aditiva (FA) parece ser la solución a todas estas exigencias del mercado. La fabricación aditiva es un proceso por el cual el polvo metálico se convierte en estado sólido mediante la fusión o la sinterización. Las técnicas de fusión más habituales son la fusión selectiva por láser (Fusión selectiva directa por láser, DLSM) o la fusión por haz de electrones (Fusión por haz de electrone, EBM). En estos procesos, se depositan sucesivas capas de polvo metálico sobre la plataforma de trabajo de la impresora (el lecho) y se pasa un láser para fundirlas e ir fabricando capa a paca la pieza. La técnica también se conoce como fusión en lecho de polvo o LPBF. 

Sin embargo, muchas empresas encuentran que pasar de la creación de prototipos a la producción con fabricación aditiva es todo un desafío. Para obtener resultados perfectos y repetibles se necesita una caracterización del proceso y unos controles de calidad y control exclusivos de la fabricación aditiva. Bruker puede presumir de una experiencia incomparable y un abanico extraordinario de soluciones para ayudar a maximizar los beneficios que ofrece la fabricación aditiva.

Especificar y supervisar correctamente las propiedades químicas y mecánicas de los polvos metálicos empleados en la fabricación aditiva es vital. Las inclusiones, las cavidades, la porosidad y los cambios en las propiedades mecánicas (dureza, fragilidad) pueden ser el resultado de una aleación inapropiada y/o de la contaminación provocada por los polvos.

El propio proceso de fabricación aditiva, si no se caracteriza adecuadamente, también puede ser fuente de defectos. Para las técnicas de extrusión de materiales, es necesario encontrar un equilibrio óptimo entre la velocidad de escaneo, la potencia del haz láser o de electrones (velocidad de extrusión y temperatura del hilo) y el espesor del lecho. Para caracterizar el proceso de fabricación aditiva y supervisar las muestras durante la producción y el acabado (tratamiento HIP, fresado y rectificado/pulido), Bruker ofrece un conjunto inigualable de productos para pruebas y análisis dimensionales, químicos y mecánicos.

Óptica 3D

Los perfilómetros ópticos 3D de Bruker son instrumentos líderes en la industria que, de forma rápida y sin contacto, proporcionan un perfil de las características de la superficie a escala de nano/micras. Las grietas, fisuras, cavidades y otros defectos de la superficie pueden caracterizarse de manera que los problemas del proceso pueden rastrearse y eliminarse. Se pueden verificar las dimensiones críticas de los rasgos fresados de la pieza impresa en 3D. Se puede supervisar sin problemas la rugosidad de la superficie (Sa), la ondulación y la textura, ya que estos son factores que influyen tanto en las fases posteriores del proceso como en el rendimiento del producto en la aplicación para la que se diseñó.

CS/ONH

La contaminación de las piezas durante la impresión puede ser un asunto al que se le presta poca atención. Sin embargo, el hidrógeno difusible y el contenido residual de argón en la pieza impresa deben controlarse para evitar que la fragilización por hidrógeno y la contaminación del argón puedan afectar a las etapas posteriores de procesamiento. Fusión de gas inerte de Bruker – Los sistemas de espectrometría de masas son herramientas esenciales para controlar el hidrógeno y el argón en el proceso.

EDS, WDS, EBSD, SEM Micro-XRF

Si desea ampliar su capacidad analítica SEM/TEM, los analizadores para microscopios electrónicos de Bruker (EDS, WDS, EBSD y Micro-XRF en SEM) le proporcionan el más completo análisis composicional y estructural de materiales, incluyendo el software analítico para la investigación avanzada de materiales, el desarrollo de procesos y el análisis de fallos.

UMT

Para garantizar que las piezas acabadas puedan cumplir con los rigurosos requisitos de las aplicaciones automovilísticas y aeroespaciales, el Universal Mechanical Tester (UMT) de Bruker constituye una solución integral para la tribología compresiva. Con una amplia gama de módulos de aplicación, puede caracterizar la dureza de las piezas impresas y acabadas, la & resistencia al desgaste que presentan y la sensibilidad a la fricción y a la carga para garantizar la integridad del proceso e identificar los problemas.

NI

Para el desarrollo de la fabricación aditiva y el análisis de fallos, las pruebas mecánicas y la gama de herramientas de análisis de Bruker proporcionan una visión única. Nuestros sistemas de nanoindentación (NI) ofrecen un análisis preciso de las propiedades de la microestructura de alta resolución y mapean cuantitativamente las propiedades mecánicas en función de los parámetros de procesamiento.

XRD

Los analizadores de difracción de rayos X (XRD) son de uso común en los procesos de fabricación aditiva para identificar las causas de la inestabilidad dimensional (como son las transformaciones de fase austenítica en las aleaciones ferrosas) y para identificar las fuentes de la tensión residual. La tensión superficial compresiva indica una larga vida útil y la tensión superficial de tracción puede provocar el fallo prematuro de la pieza.

XRF

Bruker dispone de un amplio abanico de equipos para la caracterización y soluciones de QA/QC para polvos metálicos, incluyendo: analizadores de fluorescencia de rayos X (XRF), analizadores de gases de combustión (C, S) e instrumentos de espectrometría de masas para fusión de gas inerte (O, N, H, Ar).

XRM

Tanto las propiedades del volumen y de la superficie son factores críticos para conseguir la integridad estructural, el rendimiento y el ajuste de la pieza final producida por fabricación aditiva. Los escáneres 3D de tomografía microcomputada (µCT) de Bruker ofrecen una identificación cuantitativa de la porosidad del volumen, las inclusiones, las grietas y los defectos de impresión tanto en la pieza como en la superficie y resaltan las diferencias en las superficies internas y externas que hay entre la pieza impresa, la pieza postmecanizada y el modelo CAD.