¿Se puede omitir parcialmente el pos-procesamiento de la impresión 3D en metal?

Por ejemplo, la idea principal del pos-procesamiento es pasar de "utilizable" a "confiable".
Cuando se imprime metal en 3D, se funde polvo de metal o alambre capa por capa. Esto puede causar problemas que incluyen tensión residual, pequeños defectos y superficies rugosas. El objetivo principal del pos-procesamiento es corregir estas "deficiencias inherentes":

Deshacerse de la tensión residual: el enfriamiento rápido durante la impresión puede producir tensión interna que puede hacer que las piezas se doblen o rompan. Si las palas de la turbina de un motor de avión no se tratan para evitar el sobrecalentamiento, la tensión residual puede alcanzar el 60% del límite elástico del material. Esto puede provocar que las palas colapsen repentinamente mientras el motor está en marcha.
Mejora del rendimiento mecánico: el tratamiento térmico, como una solución sólida + envejecimiento, puede reducir el tamaño del grano, provocar la formación de fases de refuerzo y aumentar la resistencia a la tracción de la aleación de titanio de 800 MPa a 1200 MPa, que es lo que necesitan las estructuras de carga aeronáutica-.
Mejorar la superficie: mediante chorro de arena, pulido y otros métodos, puede reducir la rugosidad de la superficie de Ra12,5 μ m a Ra0,4 μ m y eliminar los rastros de unión entre capas. Esto hace que los implantes sean biocompatibles.
Defectos internos sellados: la tecnología de prensado isostático en caliente (HIP) comprime los poros a altas temperaturas y presiones, lo que hace que la densidad del material sea casi del 100 % y prolonga enormemente su vida útil.
2. La posibilidad de omitir parcialmente el pos-procesamiento: una técnica de diferenciación basada en la escena-
Incluso si el pos-procesamiento es necesario, hay ocasiones en las que se puede realizar una "resta" parcial mediante la optimización del proceso o nuevos materiales:

1. Quitar las estructuras de soporte: de "obligatorio" a "opcional"
Para evitar que las piezas suspendidas se caigan, la impresión 3D metálica tradicional necesita estructuras de soporte. Sin embargo, quitar el soporte podría dañar la superficie de las piezas. Con control de circuito cerrado-de fusión y distribución de polvo sin-contacto, la tecnología de impresión no compatible de VELO 3D viola la "regla de los 45 grados". Puede imprimir estructuras complejas con un diámetro interior de hasta 100 mm sin necesidad de soporte. Por ejemplo, el tubo interior impreso del intercambiador de calor tiene una superficie lisa de Ra 3,2 μm, lo que cumple inmediatamente los criterios de estanqueidad de fluidos. Esto significa que no es necesario quitar el soporte y pulir la superficie nuevamente.

2. Tratamiento superficial: del "pulido fino" a la "orientación funcional"
Para áreas que no se ven o partes que están dentro del canal de flujo, la rugosidad de la superficie se puede relajar un poco. Por ejemplo:

Piezas de suspensión de automóviles: al cambiar la configuración de impresión (como el espesor de la capa a 0,1 mm y la velocidad de escaneo a 1000 mm/s), la rugosidad de la superficie se mantiene en Ra6,3 μ m, lo que cumple con los estándares de resistencia al desgaste y omite la etapa de pulido con chorro de arena.
Boquilla de combustible para un motor de avión: la rugosidad de la superficie del canal de flujo interior es Ra8 μ m después de la impresión por fusión selectiva con láser (SLM). Mediante la simulación de fluidos, el efecto de atomización del combustible cumple la norma, por lo que no es necesario un pulido adicional.
3. Tratamiento térmico: de la "cobertura total del proceso" a la "personalización bajo demanda"
El tratamiento térmico puede hacer que las cosas funcionen mejor, pero también puede afectar el tamaño o el color de las piezas. Las siguientes situaciones pueden dejar de lado o facilitar el tratamiento térmico:

Los artículos metálicos decorativos, como las joyas de aleación de titanio impresas en 3D-, no necesitan ser duros, por lo que se puede omitir el tratamiento con solución sólida para mantener el brillo del metal.
Para aplicaciones de baja-temperatura, como soportes de aleación de aluminio utilizados en entornos con temperaturas tan bajas como -40 grados, la tensión residual se mantiene dentro de un rango seguro optimizando las condiciones de impresión (como precalentar el sustrato a 200 grados), por lo que no hay necesidad de recocido para aliviar la tensión.
Durante la fase de investigación y desarrollo, las piezas que no han sido-tratadas térmicamente pueden comprobar rápidamente si el diseño funciona y acelerar el ciclo de iteración.
4. Eliminación y reciclaje de polvo: del "funcionamiento manual" a la "integración automatizada"
Quitar y cribar el polvo lleva mucho tiempo durante el proceso de fusión del lecho de polvo. El Platinum BLT-S800 tiene un sistema automático de recuperación de polvo que permite que el polvo fluya en un circuito cerrado en la cabina. Esto lo hace un 80 % más eficiente a la hora de eliminar el polvo y elimina algunos procedimientos de detección humanos.

3.Ignorar los riesgos y límites del pos-procesamiento: una señal de madurez tecnológica
Es posible ahorrar dinero al no realizar todo el pos-procesamiento, pero hay algunas preocupaciones que se deben tener en cuenta:

Degradación del rendimiento: las piezas de aleación de níquel-para altas-temperaturas que no se tratan pueden perder el 30 % de su resistencia a altas-temperaturas, que no es lo suficientemente fuerte para los motores de aviones.
Disminución de la confiabilidad: los implantes de aleación de titanio que no han sido tratados con HIP pueden tener una vida de fatiga un 50 % más corta, lo que aumenta las posibilidades de fracaso clínico.
Problema con el cumplimiento: existen estándares de certificación estrictos para piezas en industrias como la atención médica y la aviación (como la ASTM F2924), y saltarse pasos importantes de pos-procesamiento podría significar no pasar la prueba.
La práctica de la industria ha demostrado que la viabilidad de renunciar al pos-procesamiento depende de la madurez tecnológica y la tolerancia del escenario. Por ejemplo, el equipo Concept Laser M2 de GE Additive reduce la tensión residual en piezas de acero inoxidable en un 40 % mediante el uso de mejores métodos de escaneo. Algunas piezas pueden incluso saltarse el recocido para aliviar tensiones. Sin embargo, los implantes médicos aún necesitan un tratamiento térmico de proceso completo y pasivación de la superficie para que sean seguros para uso biológico.