La impresión 3D está desbancando poco a poco a los métodos de producción tradicionales en muchos sectores industriales. Entre las técnicas más innovadoras está la fusión por haz de electrones, más conocida como EBM. Este proceso utiliza un haz de electrones de alta energía para fundir polvos metálicos como el titanio o el cobre, capa por capa, y producir piezas complejas y robustas. Gracias a la densidad y las prestaciones mecánicas de las piezas resultantes, la tecnología EBM es especialmente popular en sectores exigentes como el aeroespacial, el médico y el del automóvil. Durante mucho tiempo, esta tecnología estuvo impulsada por una sola empresa, Arcam, la firma sueca que la desarrolló y la introdujo en el mercado. Sin embargo, hoy en día el mercado se ha ampliado y otros fabricantes ofrecen impresoras 3D basadas en este principio. En este artículo, presentamos una visión general de las diferentes soluciones de EBM disponibles, para darnos una idea de cómo ha crecido la oferta.
Spectra H de Colibrium Additive
La Spectra H de Colibrium Additive es una máquina con tecnología EBM industrial. Equipada con un lecho de impresión de 250 x 430 mm y capaz de producir piezas a temperaturas superiores a los 1000 °C, esta máquina permite obtener piezas de alta calidad rápidamente y a mayor escala que las versiones anteriores. La capacidad de trabajar a altas temperaturas es ideal para procesar materiales propensos al agrietamiento. El revestimiento térmico de la máquina también es móvil, lo que ayuda a crear un entorno óptimo para la producción de piezas de calidad. El haz autocalibrado de 6 kW también permite una velocidad de impresión atractiva para la producción a gran escala. Cabe destacar la tecnología Point Melt, disponible en las impresoras Spectra EBM de Colibrium Additive. Este es un proceso en el que el polvo metálico se funde mediante pequeños «puntos» en lugar de líneas, como se hace habitualmente. Esta tecnología permite un control más preciso de la temperatura, reduciendo los gradientes térmicos, la necesidad de sinterización y garantizando un mejor acabado superficial.
Interior de la máquina Spectra H de Colibrium Additive. (Créditos de la foto: Colibrium Additive).
La Calibur3 de Wayland Additive va más allá de la FA convencional por haz de electrones
La empresa británica Wayland Additive, fundada en 2015 por un equipo con formación en ingeniería de semiconductores y con una importante experiencia en fabricación por haz de electrones, pretende ir más allá de la fabricación aditiva basada en láser y en haz de electrones. ¿Cómo? Su innovadora tecnología NeuBeam® es, según Wayland Additive, capaz de superar los problemas de estabilidad de los sistemas tradicionales de haz de electrones gracias al paso de neutralización de carga que implica la inyección de iones cargados positivamente para neutralizar la carga negativa en el lecho. Como resultado, es posible eliminar la sinterización previa del lecho de polvo y se obtienen mejores propiedades, tiempos de fabricación más rápidos y se reduce el postprocesado. Esta tecnología está disponible comercialmente en la impresora 3D Calibur3. La solución de fabricación aditiva metálica cuenta con un sistema abierto, que permite el desarrollo de nuevos parámetros de procesamiento, y también es flexible en cuanto a materiales. Gracias a un volumen de fabricación relativamente grande, de 300 x 300 x 450 mm, también es posible imprimir piezas individuales de gran tamaño o imprimir más piezas por tirada.
La impresora 3D Calibur3 (izquierda) y el proceso NeuBeam® (derecha). (Créditos de las fotos: Wayland Additive).
La impresora 3D Freemelt® ONE
Freemelt es una empresa sueca fundada en 2017 por ingenieros de Arcam, empresa precursora de la tecnología EBM para la manufactura aditiva. La Freemelt® ONE es una de sus tres y únicas impresoras, diseñada específicamente para la investigación. La impresora tiene un diseño sin carcasa externa por lo que el acceso a la cámara de vacío es completo y la integración de equipos de terceros se vuelve más fácil. Su haz de electrones es de 6 kW y mantiene la calidad del haz en todo el rango de potencia. Esto permite alcanzar temperaturas superiores a 1200 °C y trabajar con materiales avanzados. Su cámara de vacío es de 70 litros y tiene un sistema de alimentación que puede trabajar con pequeñas cantidades de polvo, realizar cambios rápidos de material y reducir los tiempos de bombeo y enfriamiento. En cuanto a su software, denominado Field Construct, se ha optimizado para controlar el haz de electrones con alta precisión mediante campos magnéticos sin depender de un hardware complejo y lograr movimientos rápidos y exactos.
La Freemelt® ONE es una impresora EBM sin carcasa externa e ideal para laboratorios y centros de investigación. (Créditos de la foto: Freemelt).
T200, de Xian Sailong Metal
La impresora 3D T200, desarrollada por Xian Sailong Metal, ha sido diseñada para la fabricación avanzada de piezas metálicas complejas, especialmente para los sectores médico y aeroespacial. Está basada en la tecnología SEBM (Selective Electron Beam Melting) y cuenta con un haz de electrones de alta precisión con una potencia de 6 kW, capaz de precalentar la base de polvo hasta 1100 °C. Con un volumen máximo de fabricación de 200 × 200 × 450 mm, esta solución permite la producción eficiente de componentes grandes como implantes ortopédicos y turbinas de titanio-aluminio. Gracias a su haz de diámetro inferior a 100 μm, la T200 ofrece alta precisión y continuidad en producción. Opera en un entorno de vacío controlado, garantizando piezas más puras y con menor necesidad de postratamiento. Además, su sistema de alimentación de polvo optimiza la estabilidad del proceso y reduce la dependencia de la fluidez del material.
Créditos de la foto: Xian Sailong Metal.
La impresora 3D por haz de electrones JAM-5200EBM de JEOL
Esta impresora 3D, que pesa 4900 kg, utiliza un haz de electrones con una potencia máxima de 6 kW. Su cátodo tiene una vida útil de unas 1500 horas, lo que reduce las paradas de producción necesarias para sustituirlo. El sistema ajusta automáticamente el eje y la forma del haz en función de la posición de irradiación. A diferencia de otras tecnologías, no se necesita gas helio para contener el polvo, lo que permite fabricar en un entorno limpio a menor coste, al tiempo que se preserva la superficie del cátodo y se garantiza la estabilidad del haz. La impresora también incorpora un sistema de supervisión remota que permite fabricar varias piezas simultáneamente en una sola tirada. El corte es prácticamente innecesario, lo que reduce el desperdicio de material, y el polvo metálico puede reutilizarse, optimizando los recursos y los costes de producción.
Créditos de la foto: JEOL
PM EBM 30S
El fabricante de impresoras 3D pro-beam Group, con sede en Alemania, brilla con su modelo PM EBM 30S. Mide 6,4 x 3,5 x 3,3 metros con una potencia máxima del haz de 150 kV. Esta impresora EBM altamente eficiente permite producir múltiples componentes en el menor tiempo posible. Gracias a la paralelización de procesos, pro-beam ha logrado optimizar aún más la productividad de su impresora. Por ejemplo, se eliminan los tiempos de inactividad y el proceso de impresión se automatiza y controla digitalmente, por lo que es posible realizar controles de calidad periódicos en cualquier momento. Cabe destacar la producción de componentes pequeños y filigranas. Para la impresión EBM pueden utilizarse aleaciones convencionales, así como metales difíciles de soldar. Según el fabricante, la PM EBM 30S puede utilizarse en una amplia gama de aplicaciones, como la industria aeroespacial, la automoción, la tecnología médica, la fabricación de herramientas y la investigación y el desarrollo.
Créditos de la imagen: pro-beam Group.
Qbeam S200 de Qbeam
La siguiente impresora es de uno de los nuevos actores de la fabricación aditiva por haz de electrones, la empresa china Qbeam. La Qbeam S200 es una impresora que funciona con la tecnología patentada por la empresa, EBSM® (Electron Beam Selective Melting), que sigue el mismo principio que otras máquinas EBM. ¿Qué la hace diferente? Por una parte, la Qbeam S2 tiene un cañón de electrones EG3.1 de desarrollo propio, que alcanza velocidades de escaneo elevadas y un punto de haz fino de 140 μm. Por otro lado, la temperatura del lecho de polvo puede controlarse y llegar hasta los 1100 °C, por lo que las piezas que se impriman tendrán menos tensiones internas. También cuenta con una calibración automática en menos de 300 minutos y un sistema de monitoreo en línea que controla capa por capa la calidad del proceso. Además, su sistema inteligente de alimentación y reciclado de polvo garantiza un aprovechamiento del 98 %, reduciendo notablemente los costes operativos. Por último, la empresa aconseja el uso de esta impresora para aplicaciones médicas, aeroespaciales y de automoción.
Créditos de la foto: Qbeam.
EZ300
La impresora 3D EBM EZ300 ha sido desarrollada por TADA, filial del grupo japonés Mitsubishi. A día de hoy, el fabricante ha compartido poca información sobre las características técnicas de esta máquina industrial. Se dice que ofrece una velocidad de 250 cc/hora, lo que la convierte en una de las soluciones más rápidas del sector. La empresa ha diseñado su propio cátodo en forma de varilla, lo que permite un tiempo de calentamiento de 1000 horas. Esto significa que los usuarios pueden aumentar la productividad y planificar proyectos a largo plazo. La impresora EZ300 es compatible con polvo de acero.
Créditos de la foto: TADA.
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