2026-04-17T06:48:09Zhttps://recercat.cat/oai/requestoai:recercat.cat:2117/3672502025-07-22T18:33:47Zcom_2072_1033col_2072_452951
RECERCAT
author
Scholl, Pierre
2022-02-10
Mentre que en els últims anys s'ha avançat molt en la distribució de tecnologies d'impressió 3D com
FDM, poc s’ha avançat en solucions de baix cost per utilitzar metalls mitjançant la fabricació additiva.
L'objectiu d'aquest projecte és presentar una solució que utilitzi una impressora FDM modificada, així
com un equip mínim d'alta gamma, per poder fabricar peces de superaliatge amb base de níquel:
Inconel 718
Aquest treball ésla continuació de projectes anteriorsrealitzats en la mateixa unitat del departament.
L'objectiu principal era fabricar mostres de tracció amb una mida més gran per a treballar amb mostres
similars als componentsimpresos en 3D de la vida real que es poden trobar a la indústria. A més,s’han
incorporat una sèrie de millores en el procés de impressió que permeten treballar amb mostres més
grans i amb més fiabilitat.
S’han imprimit mostres per assatjos de tracció de fins a 80 mm de llargada i amb un gruix de 8 mm,
sense mostrar defectes amb una inspecció visual. Els aglutinants es van eliminar amb un primer
debinding de l’agluitinantsoluble a 50‐60ºC durant 20 h i un posterior debinding tèrmic a 600ºC durant
una hora. Finalment es va fer un sinteritzat a temperatures entre 1295‐1310°C amb uns temps de 4-6h
No es van podertrobarmillores en les propietatsmecàniquesja que es va trobar que lesmostrestenien
defectes importants a l’interior. La causa més probable d’aquest defectes podria estar al procés de
debinding on no es va eliminar de manera efectiva tot l’aglutinant, que va afectar al sinteritzat de les
mostres.
S’han provat una àmplia gamma de suportsi configuracions per garantir el màxim rendiment durant la
sinterització, de manera que s’ha trobat un compromís per limitar la deformació a l’eix longitudinal o
torcejat i mantenir una bona qualitat del sinteritzat. Això s’ha fet afegint un pes a la part superior de
les mostres durant la sinterització, així com posant les mostres en un suport. Aquest suport assegura
el màxim de conducció directa de calor entre el suport i el tub del forn.
S’han realitzat assaigs demicroduresa I de tracció amb videoextensometria. Les mostress’han analitzat
mitjantçant microscopia electrónica i s’ha estudiat la fractografia. Es va aconseguir una bona
repetibilitat amb els nous paràmetres d'impressió, el que ha permès imprimir peces de gran mida de
forma constant. Elsresultats de densitat mostren que malgrat els valorssón més baixos que en treballs
anteriors, són més homogenis i constants en totes les mostres.
No es poden treure conclusions clares sobre el tractament tèrmic final de precipitació , ja que el
material base presentava unes pobres propietats. Llavors, caldrà realitzar futurs estudis.Mientras que en los últimos añosse ha avanzado mucho en la distribución de tecnologías de impresión
3D como la FDM, apenasse ha avanzado en soluciones de bajo coste para utilizar el metal mediante la
fabricación aditiva. El objetivo de este proyecto es presentar una solución que utilice una impresora
FDM modificada, así como un equipomínimo de alta gama, para poderfabricar piezas de superaleación
con base de níquel: Inconel 718
Este trabajo es la continuación de proyectos anteriores llevados a cabo en la misma unidad del
departamento. El principal objetivo era fabricar muestras de tracción de mayor tamaño para probar
muestras más cercanas a los componentes impresos en 3D de la vida real que se encuentran en la
industria. Además,se han incorporado una serie de mejoras en el proceso de impresión que permiten
trabajar con muestras más grandes y con más fiabilidad.
Se han impreso muestras para ensayos de tracción de hasta 80 mm de longitud y con un grosor de 8
mm, sin defectos tras una inspección visual. Los aglutinantes se eliminaron con un primer debinding
del aglutinante soluble a 50‐60°C durante 20 horas, luego se realizó un debinding térmico a 600°C
durante una hora. Finalmente se sinterizaron a 1295‐1310°C durante 4‐6 horas.
No se obtuvieron mejoras en las propiedades mecánicas finales, ya que las muestras presentaban
grandes defectos en toda su sección interior. Es probable que la causa de los defectossea un incorrecto
proceso de debinding, donde no se eliminó de manera efectiva todo el aglutinante, que afectó al
correcto sinterizado de las muestras.
Se han probado una amplia gama de soportes y configuraciones para asegurar el máximo rendimiento
durante la sinterización, de manera que se ha encontrado un compromiso para limitar el alabeo
mientrasse mantiene la calidad de la sinterización. Esto se ha realizado añadiendo un peso en la parte
superior de las muestras durante su sinterización, así como poniéndolas en un soporte. Este soporte
asegura el máximo de conducción directa de calor entre el soporte y el tubo del horno.
Se han realizado ensayos de microdureza y ensayos de tracción con videoextensómetro. Lasmuestras
se han analizado mediante microscopia electrónica y se ha estudiado la fractografía. Se consiguió una
buena repetibilidad con los nuevos parámetros de impresión, lo que ha permitido imprimir piezas de
gran tamaño de forma constante. Los resultados de densidad, si bien inferiores a los encontrados en
trabajos anteriores, son claramente consistentes.
No se pueden sacar conclusiones claras sobre el tratamiento térmico de precipitación, ya que el
material base presentaba unas pobres propiedades mecánicas. Es necesario realizar más pruebas.While a lot of progress has been on the distribution of 3D printing technologies such as FDM in the
recent years, little to no advancements have been made on low‐cost solutions for using metal via
additive manufacturing. The aim of this project is to present a solution using a modified FDM printer
as well as a minimum of high‐end equipment to be able to manufacture parts made of nickel‐based
superalloy: Inconel 718
This work is the continuation of previous projects carried out on the same department. The main goal
was to manufacture tensile samples of a larger scale to test samples closer in size to a real‐life 3D
printed components found in the industry. Also, a set of improvements were made on the workflow
of the printing itself to allow for longer prints and easiness of use.
Samplesfor tensile tests aslarge as 80mm in length and 8 mm in thickness were printed with no visible
defects after a macroscopic inspection. The samples were solvent debinded at 50‐60°C for 20h, then
thermal debinded at 600°C for an hour and then sintered at 1295‐1310°C for 4‐6h.
No improvements were made on the final mechanical properties as the samples suffered from heavy
defects across their section. An improper debinding is likely to be the cause of the defects due to left‐
over binder during the sintering.
A wide array of supports and setup was tested to ensure the maximum performance during the
sintering. A compromise has been found to limit the warping while improving the quality of the
sintering in general by adding a weight on top of the samples during their sintering as well as putting
them on a support. The support ensuresthe maximum of direct heat conduction between the support
and the tube of the furnace.
Hardnesstesting, tensile testing with videoextensiomerty and micrography/fractography were carried
out on the samples. A good repeatability was achieved with the new printing parameters, allowing the
printing of large parts in a constant fashion. While lower than in previous work, the results in terms of
density were highly more consistent.
No clear conclusions can be made out on the solution treatment as the base material was exhibiting
poor mechanical property itself. In order to clear conclusions, further testing should be done.Incoming
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/ Open Access Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Spain
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials
Inconel
Three-dimensional printing
Metal Extrusion Additive Manufacturing
MEAM
Nickel superalloy
3D printing
Inconel
Impressió 3D
Fabricació additiva
3D Printing of Inconel 718 by Meam (Metal Extrussion Additive Manufacturing)
Master thesis