Capacidad de fusión de leche de polvo multimaterial: diseño, fabricación y validación de una herramienta inteligente de moldeo por inyección
Autores: Bareth, Thomas; Ringel, Bjoern; Stapff, Veronika; Lehmann, Maja; Horn, Max; Schlick, Georg; Seidel, Christian
Idioma: Inglés
Editor: Shaker A. Meguid
Año: 2025
Acceso abierto
Capacidad de fusión de leche de polvo multimaterial: diseño, fabricación y validación de una herramienta inteligente de moldeo por inyección
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Consultas: 8
Citaciones: Ingeniería mecánica aplicada: Diseño, manufactura y simulación
Esta investigación evalúa el potencial de la Fusión de Lecho de Polvo por Láser Multimaterial (PBF-LB/MM) para fabricar herramientas de moldeo por inyección "inteligentes" con propiedades locales optimizadas. El objetivo principal fue integrar una aleación de cobre (CW106C), conocida por su alta conductividad térmica, dentro de una matriz de acero para herramientas (1.2709) para mejorar la disipación de calor. El diseño de la estructura interna se realizó mediante optimización topológica, permitiendo una distribución de materiales que maximiza la eficiencia térmica en la cavidad del molde. Un avance crítico presentado es la integración in-situ de sensores (termopares tipo K) durante el proceso de impresión 3D, lo que permite recolectar datos térmicos en puntos internos inaccesibles mediante métodos convencionales. Para asegurar la integridad estructural, se diseñaron zonas de transición con un solapamiento geométrico de 0.2 mm. La validación experimental confirmó que el uso de la herramienta multimaterial logra una reducción del 19% en el tiempo de ciclo en comparación con una referencia monomaterial de acero. Los sensores registraron una temperatura máxima promedio ligeramente inferior y una velocidad de enfriamiento significativamente superior, lo que mejora la productividad y la calidad de las piezas producidas.
Esta investigación evalúa el potencial de la Fusión de Lecho de Polvo por Láser Multimaterial (PBF-LB/MM) para fabricar herramientas de moldeo por inyección "inteligentes" con propiedades locales optimizadas. El objetivo principal fue integrar una aleación de cobre (CW106C), conocida por su alta conductividad térmica, dentro de una matriz de acero para herramientas (1.2709) para mejorar la disipación de calor. El diseño de la estructura interna se realizó mediante optimización topológica, permitiendo una distribución de materiales que maximiza la eficiencia térmica en la cavidad del molde. Un avance crítico presentado es la integración in-situ de sensores (termopares tipo K) durante el proceso de impresión 3D, lo que permite recolectar datos térmicos en puntos internos inaccesibles mediante métodos convencionales. Para asegurar la integridad estructural, se diseñaron zonas de transición con un solapamiento geométrico de 0.2 mm. La validación experimental confirmó que el uso de la herramienta multimaterial logra una reducción del 19% en el tiempo de ciclo en comparación con una referencia monomaterial de acero. Los sensores registraron una temperatura máxima promedio ligeramente inferior y una velocidad de enfriamiento significativamente superior, lo que mejora la productividad y la calidad de las piezas producidas.