Modelizado multiescala del proceso de aporte por láser de Inconel 718 mediante polvo soplado

La fabricación aditiva de metales es un sector en auge, si bien aún existen ciertos dominios donde no se ha podido desarrollar todo su potencial, en particular en componentes críticos y sectores de alta responsabilidad. Este trabajo de tesis pretende contribuir a una mejor comprensión de la cadena de conexiones que existen entre los parámetros de operación y algunas propiedades microestructurales. Para ello, se ha desarrollado una cadena de modelos multiescala, en tres bloques sucesivos para el proceso de fabricación aditiva mediante láser y polvo soplado, con un enfoque en las superaleaciones base níquel, en particular en el Inconel 718, y validada de manera exhaustiva mediante el uso de tecnologías de caracterización avanzada.

El procedimiento hace un amplio uso de herramientas de fluidodinámica computacional o CFD y trazado de rayos, para estudiar el transporte de las partículas metálicas y su interacción con el sustrato y el baño fundido, a través del uso de transferencia de fuentes de masa, energía y momento. A efectos prácticos, se presenta una optimización de los parámetros de entrada para una boquilla típica de aporte discreto de tres canales. También se implementa una corrección a los modelos de óptica geométrica utilizados en la literatura, de especial interés para el aporte a caudales altos.

Los modelos culminan con una predicción de la textura cristalográfica de los aportes, haciendo uso de una nueva librería de software libre, y aprovechando los nuevos entornos de computación de alto rendimiento en la nube.