(Re)Diseñando para la Consolidación de Piezas: Comprendiendo los Desafíos de la Fabricación Aditiva Metálica

La fabricación aditiva (AM) de piezas metálicas proporciona a los ingenieros una libertad de diseño sin precedentes. Esto permite a los diseñadores consolidar ensamblajes, diseños ligeros, crear geometrías internas intrincadas para mejorar el flujo de fluidos o la transferencia de calor, y fabricar componentes complejos que antes no podían ser manufacturados. Si bien estos beneficios de diseño pueden parecer "gratuitos" en muchos casos, es necesario comprender las limitaciones y capacidades del proceso de AM específico utilizado para la producción, la intención de diseño a nivel de sistema, y las implicaciones de post-procesamiento e inspección/calificación. Desafortunadamente, las pautas de diseño para la fabricación aditiva (DfAM) para procesos de AM metálico son incipientes, dadas las rápidas avances en la tecnología de AM metálico recientemente. En este documento, presentamos un estudio de caso para proporcionar información sobre los desafíos que enfrentan los ingenieros al rediseñar un ensamblaje multicomponente en un único componente fabricado utilizando fusión por lecho de polvo basada en láser para AM metálico. En este caso, la consolidación de piezas se utiliza para reducir el peso en un 60% y la altura en un 53% de un ensamblaje de múltiples piezas, mientras se mejora el rendimiento y se minimizan los puntos de fuga. También se discuten problemas de fabricación, post-procesamiento e inspección, junto con las implicaciones en el diseño. Se presenta un enfoque de diseño generalizado para consolidar piezas que ayuda a los diseñadores a darse cuenta de las libertades que proporciona el AM metálico, y se destacan y se ilustran numerosas áreas para la investigación para mejorar el DfAM a lo largo del estudio de caso.