La IA halla ajustes DED de 500 W para una aleación de NASA

En un sistema de deposición de energía dirigida alimentada con polvo y de cinco ejes, investigadores de la Universidad Estatal de Washington y la Universidad de Minnesota encontraron una forma viable de imprimir la aleación de cobre GRCop-42 de NASA con una potencia láser de 500 W. Su método guiado por inteligencia artificial (IA), denominado BEAM, alcanzó ese nivel mínimo probado después de 37 experimentos fallidos realizados durante varios meses. Las piezas son demostraciones de laboratorio, no componentes homologados para uso aeroespacial.

La DED es un proceso de impresión 3D de metales que utiliza un láser y un suministro de polvo metálico para fabricar una pieza. GRCop-42 es una aleación de cobre, cromo y niobio desarrollada por NASA para aplicaciones aeroespaciales de alta temperatura. Su conductividad térmica y sus propiedades a temperaturas elevadas la hacen adecuada para componentes expuestos a un flujo térmico alto, pero el cobre absorbe relativamente poca radiación infrarroja de los láseres de fibra convencionales y disipa rápidamente el calor de la zona de procesamiento. El equipo describe como especialmente difícil establecer una ventana de proceso por debajo de 900 W.

BEAM acota esa búsqueda aprendiendo de impresiones anteriores, tanto exitosas como fallidas, seleccionando combinaciones de parámetros prometedoras y actualizando su modelo después de cada prueba física. A diferencia de la optimización bayesiana convencional, que normalmente busca un valor óptimo, BEAM busca múltiples configuraciones viables y utiliza conocimientos del ámbito para excluir combinaciones poco realistas. En este estudio, probó potencias láser fijas de 950 W, 700 W, 600 W y 500 W, con un presupuesto inicial de diez experimentos en cada nivel.

Las configuraciones exitosas apuntaron a una conclusión sobre el proceso: generalmente combinaban velocidades de escaneado altas con alturas de capa bajas. Una configuración viable de 700 W utilizó una velocidad de escaneado de 1.600 mm/min y una altura de capa de 0,11 mm. A 500 W, la configuración exitosa utilizó una velocidad de escaneado de 250 mm/min y una altura de capa de 0,3 mm. Los investigadores demostraron primero los ajustes en bloques de prueba y después fabricaron muestras cilíndricas de mayor tamaño. Tras el mecanizado, un cilindro impreso a 700 W mostró un interior sólido con defectos mínimos, mientras que su sección transversal mostraba una transición uniforme entre Inconel 718 y GRCop-42.

La consecuencia práctica es una vía más corta y específica para los equipos que establecen parámetros de fabricación aditiva de metales: el estudio se centró en reducir el tiempo y los recursos necesarios para identificar condiciones viables, y afirma que el resultado podría ampliar el acceso a sistemas DED de menor potencia. La campaña duró tres meses, pero no permitió homologar las piezas para uso aeroespacial. El siguiente paso de los investigadores es ampliar BEAM a otras aleaciones y composiciones.