Welding Journal en Español

La aplicación de la soldadura en la manufactura aditiva (AM por sus siglas en inglés) para la fabricación de componentes metálicos es uno de los temas de crecimiento más rápido en la investigación y el desarrollo. También ha evolucionado exponencialmente durante la última década.

En 2010, leí un artículo de la Universidad de Cranfield, ubicada en Reino Unido, donde se usaba un proceso de soldadura por arco para fabricar un componente aeroespacial colosal. Esto me intrigó y posteriormente inicié mi doctorado en AM por arco de alambre. He sido afortunado y me siento orgulloso de haber ampliado mi experiencia con otros procesos de soldadura como la soldadura por láser y rayo de electrones en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en el Edison Welding Institute y en Meltio (AddiTec). Puedo verme acelerando la industrialización de la AM en el futuro.

¿La AM y la soldadura de metales son similares? ¿En qué sentido son diferentes?

En la AM, se usan fuentes de energía diferentes como láser, rayo de electrones y arco eléctrico para fundir y depositar material base presente en forma de polvo o de alambre. La AM basada en polvo está disponible comercialmente, y se usa para fabricar componentes que van de escala pequeña a escala media. Por otro lado, la manufactura basada en alambre surgió como una candidata potencial para componentes que van de escala media a gran escala. Si sólo se ve el charco de metal líquido y la fuente de energía fundiendo el material base, entonces no hay diferencia entre la AM y la soldadura. La diferencia está en lo que se espera que haga el charco de soldadura.

En la soldadura, el usuario empieza con dos o más componentes y luego agrega la menor cantidad posible de material base para fabricar la estructura final. En la AM, el usuario fabrica la estructura por completo a partir del material base. Dicho lo anterior, la diferencia entre la AM y la soldadura es más de índole económica y social que técnica. La AM requiere más capital y se aplica principalmente para fabricar componentes que van de escala pequeña a escala mediana y a gran escala. Además, lo común es que sea altamente automatizada.

El conocimiento adquirido seguirá transfiriéndose entre la soldadura y la AM para beneficio de ambas tecnologías.

El tamaño sí importa para la AM

Como con la soldadura, la competencia de la AM son los sectores del forjado y de la fundición. Trabajo con clientes de varios sectores industriales, donde les digo los beneficios para justificar los costos de la AM. Por ejemplo, los componentes aeroespaciales hechos de aleaciones de níquel o de titanio crean un buen caso de negocio. Estas aleaciones son materiales caros y difíciles de maquinar, por lo que la AM tiene mucho sentido. Cuando el tamaño de estos componentes se vuelve sustancial, los ahorros en costos y en tiempo de entrega hacen la diferencia. El sector militar también se interesa en la AM pues ésta tiene un gran potencial para la reparación de contenedores o equipo en el agua mediante la fabricación de componentes en sitio para reducir el tiempo de entrega y aumentar la disponibilidad. Además, la AM puede reducir el número total de componentes requeridos para una aplicación, y de igual manera puede aportar buenas propiedades mecánicas en comparación con las propiedades derivadas de los procesos de manufactura convencionales.

El futuro y la sostenibilidad

La pandemia de COVID-19 reveló la debilidad y la fragilidad inherentes de la cadena de suministro global.

El 6 de mayo, el presidente Biden lanzó la iniciativa AM Forward (Impulso a la AM) (astroa.org/amforward), en la cual los fabricantes de equipo original trabajarán directamente con sus proveedores con sede en Estados Unidos para mostrar la demanda evidente de componentes producidos de manera aditiva y no depender de productos de fuera. En mi opinión, esta iniciativa beneficiará a compañías de tamaño pequeño a mediano y mejorará su capacidad para producir y vender componentes de alto desempeño, reducir los tiempos de entrega y expandir el acceso de los clientes de Estados Unidos a mejores productos.

El AWS D20 Committee on Additive Manufacturing (Comité D20 sobre manufactura aditiva de la AWS) (aws.org/standards) también ha creado estándares que brindar requerimientos generales y orientación para la fabricación de componentes metálicos usando AM basada en soldadura, que incluyen D20.1/D20.1M:2019, Standard for Fabrication of Metal Components using Additive Manufacturing (Estándar para fabricación de componentes metálicos usando manufactura aditiva) (pubs.aws.org). Si usted se interesa en unirse a este comité, contacte a Mario Díaz (mdiaz@aws.org), gerente de programas de la AWS, Desarrollo de Estándares.

Entonces, ¿ya está usted en su ruta aditiva?  

Yashwanth Bandari (yashwant.310@gmail.com) es gerente de desarrollo de negocios de AddiTec, Palm City, Florida. También es miembro del AWS D20 Committee on Additive Manufacturing (Comité D20 sobre manufactura aditiva de la AWS) y consejero del D20A Subcommittee on Additive Manufacturing Using Powder (subcomité D20A sobre manufactura aditiva usando polvo) y del D20B Subcommittee on Additive Manufacturing Using Wire (subcomité D20B sobre manufactura aditiva usando alambre).