Detección en tiempo real de la generación de poros por agujero de cerradura en la fusión de lecho de polvo láser con...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería de fabricación
• La física

Sus antecedentes:

• Los defectos de porosidad impiden el uso generalizado de la fabricación de aditivos metálicos a base de láser.
• La porosidad del agujero de la cerradura, causada por zonas inestables de depresión de vapor por el exceso de energía láser, es un desafío significativo.
• La comprensión de la dinámica de los agujeros de cerradura es crucial para mejorar la calidad de las piezas y la fiabilidad del proceso.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de formación y oscilación del agujero de la cerradura durante la fusión del lecho de polvo láser.
• Desarrollar un método para detectar y predecir los eventos de porosidad de la cerradura en tiempo real.
• Mejorar la calidad y fiabilidad de las piezas metálicas fabricadas mediante aditivos.

Principales métodos:

• Se emplearon imágenes de rayos X sincrotrones de alta velocidad y imágenes térmicas simultáneas.
• Se utilizaron simulaciones multifísicas para modelar la dinámica del agujero de la cerradura.
• Se desarrollaron algoritmos de aprendizaje automático para analizar datos de imágenes y detectar eventos de porosidad.

Principales resultados:

• Se identificaron dos tipos distintos de oscilación del agujero de la cerradura en la fusión del lecho de polvo láser Ti-6Al-4V.
• Un enfoque de aprendizaje automático logró tasas de predicción casi perfectas para eventos de generación de porosidad estocástica.
• El método desarrollado demostró una resolución temporal por debajo del milisegundo para la detección de eventos.

Conclusiones:

• El estudio proporciona información fundamental sobre la inestabilidad de los agujeros de cerradura y la formación de porosidades.
• El enfoque de aprendizaje automático desarrollado ofrece una solución práctica para el monitoreo in situ y la prevención de defectos en los sistemas comerciales de fabricación aditiva.
• Este trabajo allana el camino para procesos de fabricación de aditivos metálicos de mayor fidelidad y fiabilidad.