Avances en la simulación del proceso de fabricación aditiva: Predicciones de tensiones residuales y distorsiones en componentes metálicos complejos

Debido a la solidificación rápida de polvos fundidos en los procesos de fabricación aditiva de metales y a los altos gradientes térmicos, se generan grandes tensiones residuales en la pieza. Esto puede provocar distorsiones no deseadas, así como la iniciación de grietas. El objetivo principal de este trabajo es optimizar los parámetros del proceso de Fabricación Aditiva (FA) mediante modelado por elementos finitos de todo el proceso para minimizar las tensiones residuales y distorsiones resultantes. Nos enfocamos en dos de los procesos de FA metálicos más importantes: (a) Deposición Directa de Energía Láser (LDED) y (b) Fusión Selectiva por Láser (SLM). Se emplea el módulo ABAQUS AM para simular ambos procesos, ya que proporciona una interfaz automatizada que permite al usuario definir datos de eventos, como activación de elementos y aporte térmico, en función de la posición y el tiempo para lograr la simulación del proceso de piezas 3D complejas. Para los procesos LDED, se simulan componentes de paredes delgadas y las predicciones de tensiones residuales se comparan con resultados de mediciones FIB-DIC y XRD a diferentes escalas. Para el proceso SLM, se simulan estructuras en voladizo con distintos grosores de soporte y se comparan con la distorsión experimental de la pieza tras la remoción de los soportes. Se demuestra que el grosor del soporte junto con las propiedades seleccionadas del proceso y material juegan un papel clave en las distorsiones resultantes.