¿Qué es la fusión del haz de electrones?

Significado | Concepto | Definición:

La fusión por haz de electrones (EBM) es una técnica en la que la pieza de una máquina se fabrica fundiendo capa sobre capa de polvo para obtener la forma deseada. Este método de fabricación rápida utiliza un haz de electrones al vacío para producir la temperatura necesaria para fundir el polvo. Las piezas construidas de esta manera se caracterizan por tener características físicas más deseables que las piezas construidas con otros métodos.

Hombre con un taladro

Para construir un componente mediante la fusión por haz de electrones, el material a trabajar se coloca en una cámara de vacío. El tamaño de esta cámara determina el tamaño máximo posible de la pieza terminada. Luego, un filamento emite electrones y se acelera a aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz. Los campos magnéticos enfocan y dirigen el haz a los lugares necesarios. Cuando los electrones chocan con partículas de polvo, su energía cinética se transforma en energía térmica calentando así el polvo.

Como el haz solo afecta un área muy poco profunda en la superficie del material, la pieza se construye capa a capa. Las computadoras se usan típicamente para controlar la ubicación y el tiempo de permanencia del haz, aunque un operador que supervisa el proceso a veces lo ajusta. Los esquemas de diseño tridimensionales asistidos por computadora proporcionan la información dimensional necesaria para dirigir el haz.

La EBM a menudo se conoce como un tipo de método de fabricación rápida conocido como fabricación aditiva . Dichos procesos entregan cantidades precisas de energía y material a ubicaciones precisas para desarrollar la estructura deseada. En lugar de utilizar un molde para definir la forma de la pieza, las técnicas de fabricación aditiva utilizan un plano digital tridimensional para especificar su forma.

Los metales son los materiales más típicos utilizados para construir componentes con fusión por haz de electrones. Sin embargo, a veces se utilizan otros materiales, como la cerámica y los compuestos de cerámica y metal. La fusión por haz de electrones es particularmente adecuada para su uso con materiales que reaccionan con el oxígeno porque la fabricación tiene lugar en una cámara de vacío.

Hay una serie de ventajas asociadas con la fusión por haz de electrones. Debido a la alta energía involucrada, esta tecnología permite una alta capacidad de fusión y una alta productividad. EBM puede producir componentes de geometrías extremadamente complejas. Las piezas resultantes se caracterizan generalmente por su densidad extremadamente alta y la falta de huecos en la estructura.

Las temperaturas extremadamente altas típicamente involucradas en el proceso a menudo producen piezas metálicas con características metalúrgicas similares a los componentes tratados térmicamente. Por ejemplo, los productos de este método generalmente tienen mayor resistencia y poca o ninguna tensión residual en comparación con los productos de otros métodos de fabricación. Esto a menudo reduce el tiempo de producción al evitar operaciones de tratamiento térmico adicionales una vez que se ha construido la pieza.

Los componentes fabricados con fusión por haz de electrones se encuentran en una amplia variedad de aplicaciones. Su idoneidad para su uso con aleaciones reactivas de titanio significa que la fusión por haz de electrones se usa con frecuencia para construir componentes de titanio livianos, como implantes médicos. Conocido por producir piezas de alta resistencia y buena calidad metalúrgica, también se utiliza con frecuencia para producir piezas de alto rendimiento. Por ejemplo, se utiliza para fabricar artículos como álabes de turbina para aplicaciones aeroespaciales y bastidores de vehículos utilizados en deportes de motor.