¿Qué es la fusión del haz de electrones?
La fusión por haz de electrones (EBM) es una técnica en la que una parte de la máquina se fabrica fundiendo capa sobre capa de polvo para formar la forma deseada. Este método de fabricación rápida utiliza un haz de electrones en el vacío para producir la temperatura necesaria para fundir el polvo. Las partes construidas de esta manera son típicamente notables por tener características físicas más deseables que las partes construidas con otros métodos.
Para construir un componente a través de la fusión del haz de electrones, el material a trabajar se coloca en una cámara de vacío. El tamaño de esta cámara determina el tamaño máximo posible de la pieza terminada. Luego se emiten electrones desde un filamento y se aceleran a aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz. Los campos magnéticos enfocan y dirigen el haz a las ubicaciones necesarias. Cuando los electrones chocan con partículas de polvo, su energía cinética se transforma en energía térmica, calentando así el polvo.
Como la viga solo afecta un área muy poco profunda en la superficie del material, la parte se construye capa por capa. Las computadoras se usan típicamente para controlar la ubicación y el tiempo de permanencia del haz, aunque un operador que supervisa el proceso a veces lo ajusta. Los esquemas tridimensionales de diseño asistido por computadora proporcionan la información dimensional necesaria para dirigir el haz.
El EBM a menudo se conoce como un tipo de método de fabricación rápida conocido como fabricación aditiva. Dichos procesos entregan cantidades precisas de energía y material a ubicaciones precisas para desarrollar la estructura deseada. En lugar de utilizar un molde para definir la forma de la pieza, las técnicas de fabricación aditiva utilizan un modelo digital tridimensional para especificar su forma.
Los metales son los materiales más típicos utilizados para construir componentes con fusión de haz de electrones. Sin embargo, a veces se utilizan otros materiales, como la cerámica y los compuestos de metal y cerámica. La fusión del haz de electrones es particularmente adecuada para su uso con materiales que reaccionan con el oxígeno porque la fabricación se realiza en una cámara de vacío.
Hay una serie de ventajas asociadas con la fusión del haz de electrones. Debido a la alta energía involucrada, esta tecnología permite una alta capacidad de fusión y una alta productividad. EBM puede producir componentes de geometrías extremadamente complejas. Las partes resultantes se destacan generalmente por su densidad extremadamente alta y la falta de huecos en la estructura.
Las temperaturas extremadamente altas típicamente involucradas en el proceso a menudo producen piezas metálicas con características metalúrgicas similares a los componentes tratados con calor. Por ejemplo, los productos de este método generalmente tienen mayor resistencia y poco o ningún esfuerzo residual en comparación con los productos de otros métodos de fabricación. Esto a menudo reduce el tiempo de producción al evitar operaciones de tratamiento térmico adicionales una vez que la pieza ha sido construida.
Los componentes fabricados con fusión por haz de electrones se encuentran en una amplia variedad de aplicaciones. Su idoneidad para el uso con aleaciones de titanio reactivas significa que la fusión del haz de electrones se usa con frecuencia para construir componentes de titanio livianos, como los implantes médicos. Conocido por producir piezas de alta resistencia y buena calidad metalúrgica, también se usa con frecuencia para producir piezas de alto rendimiento. Por ejemplo, se utiliza para fabricar elementos tales como álabes de turbina para aplicaciones aeroespaciales y bastidores de vehículos utilizados en deportes de motor.