Este Trabajo Fin de Máster aborda la fabricación aditiva avanzada, centrándose en el análisis y caracterización de un sistema de Deposición Directa de Energía (DED) con tecnología láser y alimentación por filamento metálico. El proyecto tiene como motivación impulsar la aplicaciónde la fabricación aditiva multimaterial, respondiendo a los retos de calidad y eficiencia en los procesos DED. Sus objetivos principales son caracterizar el sistema, optimizar los parámetro de fabricación y validar su uso en entornos industriales reales.
Primero, se realizará una caracterización inicial del sistema basada en normativa técnica y parámetros del fabricante. Esto se complementará con un estudio experimental de porosidad interna mediante microscopía óptica para evaluar la calidad de probetas fabricadas bajo diferentesperfiles de proceso.
Luego, se desarrollará una estrategia de optimización para la fabricación multimaterial, utilizando un análisis iterativo sobre la porosidad en las zonas de la interfase. Este análisis, apoyado en microscopía óptica, permitirá ajustar los parámetros para mejorar la unión entre los materiales empleados. Además, se estudiará la microestructura con microscopía electrónica de barrido (SEM), evaluando las zonas estables y próximas a las interfases para comprender el comportamiento metalúrgico del proceso.
Como aplicación, se fabricará una pieza industrial mediante un proceso híbrido, combinando fabricación aditiva de una preforma y su mecanizado posterior. Esta estrategia validará la capacidad del sistema para generar componentes funcionales y servirá de referencia frente a procesostradicionales.
Los resultados permitirán identificar los perfiles de proceso óptimos en calidad y eficiencia, demostrando la viabilidad de sistemas DED híbridos en entornos industriales reales. En conjunto, el trabajo contribuirá al conocimiento y mejora de tecnologías de fabricación aditiva multimaterial para la industria avanzada.
ABSTRACT
This Master’s Thesis focuses on advanced additive manufacturing, specifically analyzing and characterizing a DED (‘Directed Energy Deposition’) system using laser technology with metallic filament feed. The project is motivated by the aim of advancing multimaterial additive manufacturing, addressing current challenges in quality and efficiency of DED processes. Its main objectives are to characterize the system, optimize manufacturing parameters, and validate its use in real industrial environments.
Initially, the system is characterized based on technical standards and manufacturer-defined parameters. This is complemented by an experimental study of internal porosity using optical microscopy to evaluate the quality of test specimens made under different process profiles.
Next, an optimization strategy for multimaterial fabrication is developed using an iterative analysis of porosity at the interface zones. Supported by optical microscopy, this analysis allows adjusting parameters to improve bonding between different materials. Additionally, microstructure is studied using scanning electron microscopy (SEM), assessing stable areas and regions near interfaces to understand the metallurgical behavior.
As a practical application, an industrial geometry part is fabricated via a hybrid process, combining additive manufacturing of a preform with subsequent machining. This strategy validates the system’s ability to produce functional components and serves as a benchmark against traditional manufacturing.
The results identify optimal process profiles for internal quality and efficiency, demonstrating the feasibility of hybrid DED systems in real industrial environments. Overall, the work contributes significant knowledge to multimaterial additive manufacturing technologies and advances their practical applications in advanced industry.
Este Trabajo Fin de Máster aborda la fabricación aditiva avanzada, centrándose en el análisis y caracterización de un sistema de Deposición Directa de Energía (DED) con tecnología láser y alimentación por filamento metálico. El proyecto tiene como motivación impulsar la aplicaciónde la fabricación aditiva multimaterial, respondiendo a los retos de calidad y eficiencia en los procesos DED. Sus objetivos principales son caracterizar el sistema, optimizar los parámetro de fabricación y validar su uso en entornos industriales reales.
Primero, se realizará una caracterización inicial del sistema basada en normativa técnica y parámetros del fabricante. Esto se complementará con un estudio experimental de porosidad interna mediante microscopía óptica para evaluar la calidad de probetas fabricadas bajo diferentesperfiles de proceso.
Luego, se desarrollará una estrategia de optimización para la fabricación multimaterial, utilizando un análisis iterativo sobre la porosidad en las zonas de la interfase. Este análisis, apoyado en microscopía óptica, permitirá ajustar los parámetros para mejorar la unión entre los materiales empleados. Además, se estudiará la microestructura con microscopía electrónica de barrido (SEM), evaluando las zonas estables y próximas a las interfases para comprender el comportamiento metalúrgico del proceso.
Como aplicación, se fabricará una pieza industrial mediante un proceso híbrido, combinando fabricación aditiva de una preforma y su mecanizado posterior. Esta estrategia validará la capacidad del sistema para generar componentes funcionales y servirá de referencia frente a procesostradicionales.
Los resultados permitirán identificar los perfiles de proceso óptimos en calidad y eficiencia, demostrando la viabilidad de sistemas DED híbridos en entornos industriales reales. En conjunto, el trabajo contribuirá al conocimiento y mejora de tecnologías de fabricación aditiva multimaterial para la industria avanzada.
ABSTRACT
This Master’s Thesis focuses on advanced additive manufacturing, specifically analyzing and characterizing a DED (‘Directed Energy Deposition’) system using laser technology with metallic filament feed. The project is motivated by the aim of advancing multimaterial additive manufacturing, addressing current challenges in quality and efficiency of DED processes. Its main objectives are to characterize the system, optimize manufacturing parameters, and validate its use in real industrial environments.
Initially, the system is characterized based on technical standards and manufacturer-defined parameters. This is complemented by an experimental study of internal porosity using optical microscopy to evaluate the quality of test specimens made under different process profiles.
Next, an optimization strategy for multimaterial fabrication is developed using an iterative analysis of porosity at the interface zones. Supported by optical microscopy, this analysis allows adjusting parameters to improve bonding between different materials. Additionally, microstructure is studied using scanning electron microscopy (SEM), assessing stable areas and regions near interfaces to understand the metallurgical behavior.
As a practical application, an industrial geometry part is fabricated via a hybrid process, combining additive manufacturing of a preform with subsequent machining. This strategy validates the system’s ability to produce functional components and serves as a benchmark against traditional manufacturing.
The results identify optimal process profiles for internal quality and efficiency, demonstrating the feasibility of hybrid DED systems in real industrial environments. Overall, the work contributes significant knowledge to multimaterial additive manufacturing technologies and advances their practical applications in advanced industry. Read More
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