Estudio de la viabilidad del reciclado de polvo de Inconel 718 para el proceso de LMD

Abstract

Las tecnologías de fabricación aditiva, como el LMD (Laser Metal Deposition), se están abriendo camino en muchos sectores de la industria. Gracias a su versatilidad y a la ausencia de fuerzas de mecanizado y desgaste, permiten replantear el diseño de muchos componentes, optimizándolos en toda su cadena de valor. Además, al tratarse de un proceso termofísico, permite procesar fácilmente materiales muy difíciles de mecanizar. Pero existe un gran inconveniente: debido a la baja eficiencia en la unión entre el polvo y el sustrato, hasta la mitad del material de aporte puede quedar sin adherir, convirtiéndose en residuo. En un esfuerzo por abordar este problema, se plantea mediante este documento una metodología para estudiar la posibilidad de reutilizar polvo de Inconel 718 en el proceso de LMD. Esta metodología está basada en ciclos de uso en los que se simula una fabricación activando polvo y láser en vacío para generar polvo suficiente para el siguiente ciclo. Los resultados no son del todo concluyentes, aunque se ven cambios significativos en las dimensiones de las pruebas a partir del tercer ciclo, por lo que se plantea una prueba de verificación de la metodología empleada. El resultado de esta prueba indica que, aunque sí se provocan cambios en el polvo, el método empleado no replica suficientemente una fabricación real.

LMD (Laser Metal Deposition) bezalako fabrikazio gehigarriko teknologiak industriako hainbat sektoretan sartzen ari dira. Bere moldagarritasunari eta mekanizazio-indarrak eta higadurak ez izateari esker, osagai askoren diseinua birpentsatzea ahalbidetzen dute, pieza balio-kate osoan optimizatuz. Gainera, prozesu termofisikoa denez, mekanizatzeko oso zailak diren materialak erraz prozesatu ahal dira. Hala ere, eragozpen handia dago: hautsa eta oinarria arteko loturaren eraginkortasun baxua dela eta, ekarpen-materialaren erdia arte itsatsi gabe gera daiteke, hondakin bihurtuz. Arazo hori konpontzeko ahaleginean, dokumentu honek Inconel 718 hautsa LMD prozesuan berrerabiltzeko aukera aztertzeko metodologia bat proposatzen du. Metodologia hau erabilera-zikloetan oinarrituta dago, fabrikazioa simulatuz hautsa eta laserra mugimendu hutsean aktibatuz hurrengo ziklorako hautsa nahikoa sortzeko. Emaitzak ez dira erabat argiak, nahiz eta aldaketa esanguratsuak ikusten diren probetako dimentsioetan hirugarren ziklotik aurrera, hori dela eta, erabilitako metodologiaren berrespen-proba bat proposatzen da. Proba horren emaitzak adierazten du hautsean aldaketak eragiten direla, baina erabilitako metodoak ez duela fabrikazio erreal bat behar bezala errepikatzen.

Additive manufacturing technologies, such as LMD (Laser Metal Deposition), are making their way into many industrial sectors. Due to their versatility and the absence of machining forces and wear, they allow for the redesign of many components, optimizing them throughout their value chain. Additionally, being a thermophysical process, it easily processes materials that are very difficult to machine. However, there is a major drawback: due to the low efficiency in the adhesion between the powder and the substrate, up to half of the feed material may remain unattached, turning into waste. In an effort to address this problem, this document proposes a methodology to study the possibility of reusing Inconel 718 powder in the LMD process, based on usage cycles where fabrication is simulated by activating powder and laser in idle movement to generate enough powder for the next cycle. The results are not entirely conclusive, although significant changes in the dimensions of the tests are observed from the third cycle onwards, so a verification test of the methodology used is suggested. The result of this test indicates that although changes in the powder are indeed induced, the method employed does not sufficiently replicate a real manufacturing process.