Detección de errores en la impresión 3D de metal mediante el sonido
En la Escuela Politécnica de Lausana (EPFL), un equipo de científicos ha estado estudiando el problema de los defectos en la impresión 3D de metal, sobre todo cuando se utiliza un proceso láser. Su objetivo es desarrollar un método basado en el análisis de los sonidos de las impresoras 3D para anticiparse a los errores de fabricación y tener así mejores resultados. Para ello, estudiaron los sonidos emitidos por una máquina durante un proceso impecable y los de una impresora 3D que presentaba fallos. En colaboración con el Instituto Paul Scherrer (PSI) y los Laboratorios Federales Suizos de Ensayo e Investigación de Materiales (Empa), la EPFL colocó un micrófono en la cámara de impresión para detectar cambios en la señal acústica a medida que el polvo metálico cambiaba de estado.
La detección de errores de impresión no es nueva, y en los últimos años se han desarrollado numerosos proyectos para garantizar resultados fiables y repetibles. Por lo general, este proceso se basa en algoritmos capaces de extraer conclusiones a partir de situaciones ya conocidas. Por ello, suelen ser imperfectos y requieren fases de prueba bastante largas. Apoyándose en una técnica basada en el sonido, los científicos de la EPFL esperan dar respuesta a esta limitación.
Representación gráfica del dispositivo experimental para escuchar los errores de impresión 3D de metal – 2023 EPFL / Titouan Veuillet – CC-BY-SA 4.0
Durante el proceso de fusión láser por lecho de polvo, se fusiona una fina capa de polvo metálico para formar el objeto deseado, capa por capa. A continuación, el material pasa por diferentes fases -sólida, líquida y gaseosa- creando un baño fundido. La EPFL explica: “El proceso puede fallar a veces debido a variables como el ángulo del láser o la presencia de atributos geométricos específicos en el polvo o la pieza. Estos problemas, conocidos como ‘inestabilidades entre regímenes’, pueden provocar a veces transiciones entre dos modos de fusión, el régimen de ‘conducción’ y el de ‘keyhole’”. Los equipos utilizan imágenes de rayos X para medir este baño (en anchura y profundidad) y han desarrollado un método que les permite ver los cambios en el metal cuando está líquido. Gracias a un micrófono instalado en la cámara de impresión, pueden grabar los sonidos producidos durante las transiciones entre regímenes e identificar los cambios. Si existen, es que se ha detectado un fallo.
El investigador principal, Milad Hamidi Nasab, añade: “Las sinergias entre las imágenes de sincrotrón de rayos X y las grabaciones acústicas nos permiten comprender en tiempo real cómo funciona el proceso LPBF, lo que facilita la detección de errores que podrían comprometer la integridad de las piezas”. Los investigadores están sólo al principio de sus experimentos y confían en el futuro de esta solución. Lo que es seguro es que debería permitir diseñar piezas más fiables y repetibles, un punto clave para muchos fabricantes hoy en día. Puedes encontrar el comunicado de prensa oficial, aquí.
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