EOS NickelAlloy para la fabricación aditiva
Procesamiento avanzado con tecnología de modelado del haz
3 de noviembre de 2025 | Tiempo de lectura: 5 min
Las superaleaciones son una clase de materiales metálicos diseñados para funcionar en condiciones extremas. Su capacidad para mantener la resistencia mecánica a altas temperaturas las hace indispensables en motores aeronáuticos, centrales eléctricas y equipos de defensa.
Uno de los materiales más deseados en la FA es la superaleación 247, conocida por su resistencia superior y su alta tolerancia a las altas temperaturas. Sin embargo, esta superaleación ha planteado retos únicos (véase la figura 1) en FA como:
- Microfisuración durante el procesamiento por fusión láser en lecho de polvo (LPBF)
- Macrocracking durante los tratamientos térmicos posteriores al procesamiento
A pesar de la fuerte demanda del sector, la fabricación aditiva de la aleación 247 se ha visto frenada durante mucho tiempo por estos retos de procesamiento y posprocesamiento. Pero eso está cambiando: con la incorporación de EOS NickelAlloy a nuestra cartera de materiales de superaleaciones, estamos ampliando los límites de lo posible con FA combinando estrategias de procesamiento avanzadas con nuestratecnología de conformación de haz de última generación y nuestros conocimientos avanzados de posprocesamiento para liberar todo el potencial de este material de alto rendimiento.
Conformación del haz
A lo largo de los años, se han explorado varias estrategias para reducir el agrietamiento enmateriales susceptibles a las grietas, como la aleación 247, entre ellas la modificación de la composición química de la aleación o la implementación de adaptaciones mecánicas complejas, como el precalentamiento a alta temperatura. Si bien estos métodos han demostrado cierto éxito, a menudo conllevan sacrificios en cuanto a la estabilidad y la escalabilidad del proceso. Con la introducción de nuestra tecnología de conformación de haces de última generación, ahora disponemos de una nueva y potente herramienta para abordar estos retos sin comprometer la productividad ni la calidad de las piezas.
En los sistemas LPBF convencionales, los láseres monomodo suelen funcionar con una distribución de intensidad gaussiana. Esto limita el control de la dinámica del baño de fusión, especialmente en el caso de materiales propensos a agrietarse.
Con el modelado del haz, podemos cambiar la distribución de la intensidad entre un perfil gaussiano central y un perfil anular en varios modos (véase la figura 2). Desde el modo 0 (gaussiano completo) hasta el modo 6 (anular completo), podemos seleccionar una distribución de intensidad adecuada en función del tipo de material y los requisitos del proceso. Esta flexibilidad nos permite adaptar la entrada de energía a las necesidades específicas del material y la aplicación, lo que abre nuevas posibilidades para el procesamiento de aleaciones que antes se consideraban imposibles de imprimir.
En los procesos LPBF convencionales que utilizan procesos gaussianos estándar con piscinas de fusión más profundas, tienden a producirse microfisuras donde se unen dos frentes de solidificación, especialmente cuando su desorientación es elevada. Además, las fisuras se forman predominantemente en los límites de grano, lo que da lugar a una alta densidad de fisuras con las microestructuras de grano fino generadas con el perfil del rayo láser gaussiano. Para evitar el agrietamiento con estos procesos estándar, es necesario utilizar espesores de capa y potencias láser bajos. Esto da lugar a tiempos de construcción excesivamente largos y a procesos inestables que producen propiedades deficientes e inconsistentes. Con la conformación del haz, se puede modificar la distribución de la intensidad para crear diferentes tipos de geometrías de la piscina de fusión, lo que nos permite mantener una forma semicircular o plana de la piscina de fusión mientras se opera con potencias más altas y espesores de capa típicos.
Las piscinas de fusión más planas conducen a una solidificación más direccional a lo largo de la dirección de construcción, lo que evita la colisión de frentes de solidificación mal orientados en el centro de la piscina de fusión. Esto da como resultado densidades de grietas extremadamente bajas en el estado tal como se construyó. Además, la solidificación consistente y direccional a nivel de la piscina de fusión permite adaptar los tamaños de grano para obtener los perfiles de propiedades deseados. Por ejemplo, los granos más grandes pueden ser preferibles para las propiedades de fluencia, mientras que los granos más pequeños proporcionan una mayor resistencia o una mayor vida útil. Tras completar el tratamiento térmico, el material LPBF procedente de procesos de conformación por haz puede generar tamaños de grano que oscilan entre varios cientos de micras y 1 mm, lo que es significativamente mayor que los que se observan normalmente en el LPBF.
Además, se pueden producir muestras prácticamente sin grietas, con porcentajes de defectos inferiores al 0,04 % en el estado tal y como se fabrican (véase la figura 4). Los pocos defectos restantes se pueden tratar mediante un proceso posterior de prensado isostático en caliente (HIP) (véase la figura 5).
Del concepto a la aplicación: ¿qué le depara el futuro a EOS NickelAlloy ?
Nuestro objetivo es integrar hardware de última generación, un profundo conocimiento de los materiales y los procesos, y un posprocesamiento personalizado para minimizar las microfisuras y aprovechar todo el potencial de esta aleación de alto rendimiento. Nos centramos en componentes de tamaño pequeño y mediano para aplicaciones energéticas, aeroespaciales y de defensa, donde las capacidades a alta temperatura de EOS NickelAlloy son más críticas. Dada la complejidad técnica que implica, este proceso se ofrece inicialmente en colaboración con Additive Minds, en lugar de como un producto totalmente desarrollado.
Esto consiste en:
- Evaluación detallada de piezas y aplicaciones
- Optimización del diseño y los procesos
- Desarrollo y validación de parámetros personalizados
- Creación de puntos de referencia y orientación sobre el posprocesamiento
A través de este enfoque práctico, ayudamos a los clientes a dar vida a sus aplicaciones EOS NickeAlloy 247, al tiempo que mejoramos las capacidades generales de FA materiales sensibles a las grietas.
Escrito por Shaafi Shaikh y Tobias Novotny
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Materiales
Nuestra amplia gama de materiales metálicos está diseñada específicamente para su máquina EOS. Nuestra cadena de suministro de materiales está sometida a controles de calidad desde el origen hasta la entrega, lo que garantiza el cumplimiento normativo, la trazabilidad de los lotes, volúmenes flexibles y entregas rápidas.
Materiales
Las características del material de las aleaciones de níquel lo hacen ideal para una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo, en turbinas de gas para las industrias aeroespacial y energética, la industria de procesos, el petróleo y el gas, y la construcción naval.
