¿Qué precisión y rugosidad superficial se logran en piezas de Inconel DMLS?

Desde una perspectiva de ingeniería, la precisión alcanzable y la rugosidad superficial de las piezas de Inconel fabricadas mediante sinterización directa de metal por láser (DMLS) dependen de si se utilizan “tal como se imprimen” o si se combinan con procesos posteriores de mecanizado de precisión. En nuestros flujos de trabajo, tratamos la sinterización directa de metal por láser (DMLS) como un proceso de forma casi neta y luego finalizamos las áreas críticas mediante mecanizado CNC de superaleaciones dedicado, de modo que los componentes de Inconel cumplan con las tolerancias de grado aeroespacial y energético.

Precisión Geométrica en Estado “As-Built” para Inconel DMLS

Con conjuntos de parámetros correctamente ajustados, las piezas de Inconel fabricadas por DMLS suelen alcanzar tolerancias dimensionales del orden de ±0,1–0,2 mm en 100 mm, siempre que se utilice una buena estrategia de soportes y una gestión térmica eficaz. Los pequeños detalles como nervaduras, estructuras de celosía y canales de refrigeración pueden reproducirse con tamaños de característica de aproximadamente 0,3–0,5 mm, aunque las paredes delgadas y las geometrías altas o esbeltas son más sensibles a la distorsión.

La acumulación de calor y las tensiones residuales pueden causar ligeras deformaciones o curvaturas (“efecto plátano”) en secciones largas y delgadas. Para gestionar esto, diseñamos material de mecanizado adicional en caras de sellado, bridas y orificios, y orientamos las piezas en la cámara de construcción para minimizar los voladizos. Para componentes críticos de turbinas, cámaras de combustión o colectores en los sectores aeroespacial y de generación de energía, este enfoque garantiza que las tolerancias finales estén definidas por la operación de acabado y no por las desviaciones brutas del DMLS.

Rugosidad Superficial “As-Built” frente a Requisitos Funcionales

En su estado “as-built”, las superficies de Inconel DMLS son relativamente rugosas debido a partículas parcialmente sinterizadas y al efecto escalonado. Los valores típicos de Ra varían entre 8 y 15 μm en superficies verticales e inclinadas, siendo las superficies superiores ligeramente más lisas y las áreas inferiores o en voladizo más rugosas. En canales internos, esta rugosidad inherente puede ser beneficiosa para mejorar la transferencia térmica en ciertos diseños; sin embargo, no es aceptable en caras de sellado, muñones o características críticas de control de flujo.

Cuando se requiere una calidad superficial mejorada, dejamos material adicional para el acabado por mecanizado o aplicamos tratamientos locales específicos. Es esencial definir en los planos qué superficies pueden permanecer “as-printed” y cuáles deben acabarse a nivel “as-machined”, asegurando una planificación de proceso clara desde el principio.

Tolerancias Ajustadas mediante Acabado CNC y Rectificado

Para alcanzar tolerancias estrictas y baja rugosidad, combinamos rutinariamente el DMLS con mecanizado de precisión de alta exactitud y, cuando corresponde, con servicios de rectificado CNC. Después del alivio de tensiones y, con frecuencia, del prensado isostático en caliente (HIP), los orificios, bridas e interfaces críticas en aleaciones como Inconel 718 se mecanizan con tolerancias del orden de ±0,01–0,02 mm en características típicas, pudiendo lograrse ajustes aún más precisos en referencias cortas.

En términos de acabado superficial, el torneado, fresado y rectificado pueden reducir el Ra de manera rutinaria a 0,8–1,6 μm en superficies funcionales. Para superficies de sellado de alto rendimiento o muñones giratorios, el rectificado fino y el superacabado pueden reducir la rugosidad por debajo de Ra 0,4 μm. Cuando la geometría lo permite, complementamos el mecanizado con un pulido controlado basado en los métodos descritos en nuestras guías de pulido de piezas CNC para reducir aún más la fricción y mejorar el rendimiento a fatiga.

Guías de Diseño e Inspección para Piezas DMLS de Precisión

Para los diseñadores, la clave es tratar el DMLS como un proceso de forma casi neta: añadir un margen de mecanizado de 0,3–0,7 mm en áreas de alta precisión, alinear las referencias críticas con direcciones de construcción que minimicen la distorsión y dejar suficiente acceso para las herramientas utilizadas en los servicios de mecanizado CNC. Internamente, validamos la precisión y la rugosidad mediante inspección por CMM de cupones de referencia construidos junto con las piezas, y tomografía computarizada (CT) cuando es necesario verificar geometría interna o porosidad.

En resumen, el DMLS de Inconel por sí solo proporciona precisión moderada y superficies relativamente rugosas, adecuadas para prototipos funcionales y conductos internos. Al integrarse con un proceso de acabado sólido —mecanizado de precisión, rectificado y pulido—, las piezas de Inconel fabricadas por DMLS pueden alcanzar tolerancias y calidades superficiales comparables a las de componentes convencionales de alta temperatura fabricados mediante métodos tradicionales.