EBM frente a SLM: diferencias y comparación

Hay varias tecnologías de impresión 3D disponibles para productos impresos tridimensionalmente. Las impresoras 3D de lecho de polvo son una de las muchas clasificaciones de impresoras. Las impresoras 3D de lecho de polvo utilizan varios métodos para fundir o sinterizar el polvo e imprimir un producto capa por capa para formar una pieza acabada. Las impresoras 3D necesitan un dibujo tridimensional, normalmente un archivo de diseño asistido por ordenador (CAD), para imprimir un producto 3D. El archivo CAD se convierte en las numerosas capas sucesivas que se imprimirán en el software de corte. La cortadora envía esta información a la impresora 3D para iniciar el proceso de impresión. La fuente de calor para imprimir el polvo suele ser un láser o un haz de electrones. Las impresoras 3D de lecho de polvo son más precisas que otras tecnologías de impresión, lo que permite crear piezas geométricamente complejas.

La fusión por haz de electrones (EBM) y una tecnología de impresión 3D similar, la fusión selectiva por láser (SLM), son tecnologías de lecho de polvo que imprimen con materiales en polvo de aleación metálica. Una diferencia es que las EBM emiten un haz de electrones en lugar de un láser (fotones). Las tecnologías EBM y SLM producen piezas fuertes y densas a partir de polvo metálico. La EBM imprime metales y aleaciones conductores, como titanio, tántalo, acero inoxidable, acero para herramientas, cromo-cobalto, cobre y aleación de níquel. Del mismo modo, la SLM sólo se utiliza en determinados materiales metálicos. La SLM imprime muchos materiales similares, incluidos metales puros como el titanio, el acero para herramientas, el cobre, el acero inoxidable y el cromo-cobalto. La SLM también imprime aluminio, aleaciones de aluminio y metales preciosos.

La fusión por haz de electrones (EBM) es un proceso de fabricación aditiva que utiliza un proceso de impresión 3D y metal en polvo. Un campo magnético guía el haz de electrones producido por un cañón de electrones. El sistema EBM crea un producto a partir de un dibujo tridimensional. El haz de electrones utiliza un filamento de tungsteno sobrecalentado que emite electrones en la cámara de vacío para calentar el material. Estos electrones viajan aproximadamente a la mitad de la velocidad de la luz y pueden alcanzar temperaturas de hasta 2.000°C. 

El haz de electrones funde el polvo metálico para crear un objeto acabado, capa por capa hasta completarlo. Una cámara de vacío alberga el proceso de impresión para evitar la oxidación del producto metálico en apoyo del proceso de fabricación. En ocasiones, los productos requieren un tratamiento térmico para liberar las tensiones internas del producto acabado.

El proceso EBM proporciona productos con excelentes características físicas. Los productos son fuertes y densos, pero también ligeros. Los productos tienen un acabado rugoso, pueden requerir un acabado superficial adicional y son menos precisos que otras tecnologías de impresión 3D. Una ventaja clave de la tecnología de haz de electrones es la velocidad de impresión: puede separarse en varios lugares para calentar e imprimir el polvo simultáneamente. El haz de electrones de alta energía también precalienta el polvo antes de fundirlo para ayudar a acelerar el proceso.

Y las impurezas se eliminan durante el proceso de fusión por haz de electrones de alta intensidad. El proceso de impresión 3D EBM imprime principalmente componentes en los campos aeroespacial y médico. También se fabrican productos en las industrias de automoción, defensa y petroquímica.

Características de la impresión 3D EBM:

• Se utiliza en metales con altas temperaturas de fusión
• Temperaturas de hasta 2.000°C
• Piezas de alta densidad
• Se requieren pocos soportes
• Excelentes propiedades mecánicas
• Rara vez se requiere tratamiento térmico
• Hasta un 98% de reciclaje del polvo no utilizado
• Procesamiento de piezas típicamente rápido
• Selección limitada de materiales (sólo materiales conductores y aleaciones)
• Máquinas y materiales caros
• Requiere postprocesado para anular el mal acabado superficial
• Requiere un periodo de enfriamiento
• Las piezas acabadas no son lisas
• Limitado a piezas más pequeñas
• Tecnología patentada
• Se requieren técnicos altamente cualificados para manejar los equipos de electroerosión

En una comparación de la electroerosión con la SLM, las ventajas de la electroerosión son las siguientes:

• La EBM imprime más rápido
• La EBM puede producir temperaturas de fusión más elevadas

Las desventajas de la electroerosión frente a la SLM son las siguientes:

• La EBM sólo puede utilizarse en materiales conductores
• La EBM tiene menos precisión de producto
• La EBM requiere una cámara de vacío

La fusión selectiva por láser (SLM) utiliza un láser de alta potencia que funde el polvo metálico con uno o varios láseres. En el proceso pueden utilizarse hasta 12 láseres. A diferencia de otros láseres de impresión 3D, la SLM funde completamente el material en lugar de sinterizarlo, que es fusionar el material sin alcanzar el estado líquido.

Al igual que con la EBM, la SLM produce piezas fuertes y densas con poco desperdicio de material. La impresión 3D SLM se utiliza para fabricar piezas para la industria aeroespacial, automovilística, médica, dental y herramientas y componentes industriales. 

Características de la impresión 3D SLM:

• Baja porosidad
• Piezas resistentes
• Buena precisión dimensional
• Bajo desperdicio de material
• Tensiones internas
• Posibilidad de imprimir todo el conjunto
• Acabado rugoso

Las ventajas de la SLM, en comparación con la EDM, son:

• La SLM puede imprimir piezas o conjuntos completos en lugar de sólo componentes
• La SLM tiene la opción de imprimir a alta velocidad o con gran precisión
• SLM tiene una gama más amplia de materiales
• Puede tener varios láseres (hasta 12)

Las desventajas de la SLM frente a la EDM son las siguientes

• La SLM imprime más lentamente que la EBM (haz único)
• Las piezas SLM pueden tener tensiones internas

Existen procesos de impresión 3D alternativos a la EBM y la SLM. Entre ellos se incluyen los siguientes:

• Sinterizado Láser Directo de Metal (DMLS) - Similar al SLM, el DMLS utiliza un láser de fibra para fundir el polvo. El DMLS tiene mayor precisión pero menor densidad. El DMLS también requiere más estructuras de soporte.
• Deposición de energía dirigida (DED): la DED también imprime metales, pero las opciones de material incluyen filamentos y polvo. La DED puede imprimir polímeros y cerámicas, además de metales fuertes y densos. La DED puede imprimir varios materiales rápidamente y producir productos de mayor tamaño.
• El sinterizado selectivo por láser (SLS) es muy similar a la SLM. La principal diferencia es que el SLM imprime plástico en lugar de metal.

En resumen, la EDM y la SLM son tecnologías de impresión 3D de metal por fusión en lecho de polvo que utilizan una fuente de calor de alta intensidad para fundir un polvo metálico y producir productos resistentes y densos. La EBM sólo puede procesar metales conductores y requiere una cámara de vacío. La SLM puede tener hasta 12 láseres para acelerar la impresión e imprimir conjuntos de componentes completos.