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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

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Acceso abierto

Artículo OA
2025

Capacidad de fusión de leche de polvo multimaterial: diseño, fabricación y validación de una herramienta inteligente de moldeo por inyección


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería de Materiales

Palabras clave

Multimaterial
Fabricación aditiva
PBF-LB/M
Materiales con gradiente funcional
Moldeo por inyección
Integración de sensores
Diseño para fabricación aditiva
Optimización topológica

Licencia

CC BY – Atribución

Consultas: 8

Citaciones: Ingeniería mecánica aplicada: Diseño, manufactura y simulación


Descripción

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.

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