3b pedro alvarez (ik4-lortek)

SLM Retos y tendencias

D. Pedro lvarez

28 BIEMH, Barakaldo, 3 de Junio de 2014

IK4-LORTEK: Fabricacin Aditiva

Tecnologa SLM

Retos y tendencias (vectores de innovacin)

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CONTENIDO

3IK4-LORTEK: Fabricacin Aditiva


IK4-LORTEK es un centro tecnolgico privado, miembro de la alianza IK4, queadquiere y genera conocimiento excelente en materiales, procesos ytecnologas de unin. Dicho conocimiento se transfiere al tejido industrial,aplicando en los productos y procesos de la empresa, potenciando la capacidadde innovacin e industrializacin de la empresa con el fin de mantener omejorar la posicin competitiva de la misma.


Tecnologas de fabricacin aditiva de componentes metlicos

IK4-LORTEK


Equipamiento SLM

EQUIPO Potencia (W)Producti-

vidad

Tamao de fabricacin (mm) y

volumen (litros)Materiales

MCP SLM Realizer250 200 Media

250x250x22013,75

Aleaciones de nquel, aceros (inox, hta.),

cobalto-cromo, y titanio.

SLM 280HL 400 Alta (x2) 280x280x350

27,44

Aleaciones de nquel, aceros (inox, hta.),

cobalto-cromo, titanio y aleaciones de aluminio

IK4-LORTEK

7Tecnologa SLM

8Tecnologa SLM

Proceso de fusin selectiva mediante lser (SLM):

Fusin mediante accin de un lser que genera contorno e interior de pieza

Polvo metlico predepositado en capas muy finas y uniformes

Plataforma de trabajo desciende a lo largo del eje z tras cada capa una

distancia igual al espesor de la capa trabajo (habitualmente entre 20 y 50

micras)

Repeticin capa a capa hasta completarse pieza

9Tecnologa SLM

Ventajas y aplicaciones de la fusin selectiva mediante lser (SLM):

Libertad de diseo: formas complejas, detalles internos, estructuras

reticulares

Personalizacin de productos y series cortas

Eficiencia mxima del material (no desperdicios)

Reduccin tiempo lanzamiento mercado (flexibilidad cambios)

No se requieren tiles, moldes ni troqueles

Piezas totalmente funcionales y sin porosidad residual

Productos aligerados, ergonmicos con varios mecanismos integrados

Menor impacto medioambiental

VENTAJAS y APLICACIONES

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Tecnologa SLM

Limitaciones de la fusin selectiva mediante lser (SLM):

Velocidad de fabricacin limitada (5-20 cm3/h) (40-160 g/h)

Necesidad de soportes en salientes y zonas suspendidas (materiales metlicos)

Piezas sin defectos a la primera

Disponibilidad y coste de los materiales (polvos)

Tamao lmite de piezas

Acabado superficial de las piezas (SLM: Rz > 20 m)

Estabilidad geomtrica y repetitividad de propiedades

Falta de normativas y especificaciones

Inversin inicial equipamiento

LIMITACIONES

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Tecnologa SLM

Capacidades actuales tecnologa SLM:

SLM

Materiales aceros inoxidable, aceros herramienta,

aleaciones base Ni, aleaciones Ti y Al

(limitadas), aleaciones Co-Cr, bronces,

metales preciosos

Densidad > 99%

Capacidad detalles 0,04-0,2 mm

Tolerancias

dimensionales:

0,05-0,1 mm / 25 mm

Espesor de pared > 200 m

Acabado superficial Ra 4 10 m

Rz 20 - 100 m

Limitaciones

geomtricas

Necesidad de soportes, deformaciones

Tamao de pieza Limitado por plataforma (L < 500 mm)

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Tecnologa SLM

Grado de madurez actual

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Retos y Tendencias (vectores de innovacin)

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Retos y tendencias tecnologa SLM:

Incremento de la productividad (tasa de deposicin)

Piezas bien a la primera

Mejora de la estabilidad, repetitividad y fiabilidad del proceso

Estandarizacin del diseo y proceso

Incremento de la gama de materiales

Mejora de la calidad superficial (rugosidad y tolerancias)

Reduccin de costes

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Reto Necesidades Lnea I+D

Piezas bien

a la primera

Metodologas para seleccin

de parmetros

Estudio influencia parmetros proceso (potencia

lser, velocidad, tipo lser, espesor capa, tamao

spot) para diferentes materiales

Optimizacin secuencias y trayectorias de

deposicin

Metodologas para

validacin de polvos

Estudio influencia caractersticas y calidad de

polvos

Aseguramiento de las

dimensiones de piezas

Estrategias de soportes: evitar colapso y

deformaciones

Control y prediccin de distorsiones mediante

simulacin de proceso: tensiones residuales y

distorsiones

Deteccin en lnea y

temprana de defectos

Control en lnea y monitorizacin de proceso

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Mejora de la

estabilidad,

repetitividad

y fiabilidad

del proceso

Mejora prestaciones y

calidad alcanzables por

material

Optimizacin prestaciones (propiedades mecnicas,

corrosin, fatiga,.) y calidad alcanzables por

material

Estabilidad geomtrica en y

entre lotes

Reduccin de tensiones residuales y distorsiones

mediante simulacin y validacin experimental

Influencia del polvo:

reutilizacin y reciclado

Estudio influencia caractersticas y calidad de

polvos

Calidad de producto y

proceso (trazabilidad)

Definicin de planes de calidad: trazabilidad de

variables esenciales, control

Control en lnea y monitorizacin de proceso

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MaterialesDesarrollo nuevas aleaciones

para fabricacin aditiva

Desarrollo del proceso para nuevos materiales

(superaleaciones Ni difcil soldabilidad (MAR M 247,

CM247LC), aleaciones Aluminio, metales refractarios

(W), aceros agrietables en fro (aceros martensticos))

Estandari-

zacin de

diseo y

proceso

Estandarizacin de proceso

(parmetros-tratamientos-

propiedades)

Generacin de BBDD de propiedades para

diferentes aplicaciones en funcin del material y

parmetros

Optimizacin de propiedades mecnicas y

dinmicas: parmetros proceso y tratamientos

trmicos

Estandarizacin del diseo

Definicin de reglas de diseo y criterios de

fabricacin para diferentes materiales: espesor de

pared, grados de inclinacin sin soportes, tneles,

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Desarrollos IK4-LORTEK:

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Mejora de

calidad

superficial

Tratamientos superficiales

Procesos hbridos: fabricacin aditiva + tratamiento

superficial (granallado, electropulido, pulido mecano-

qumico, pulido abrasivo)

Estudio influencia estrategia fabricacin y

parmetros en calidad superficial

Reduccin de

costes

Polvos

Validacin polvos fabricados mediante rutas

alternativas

Reciclabilidad de polvos

Diseo

Optimizacin de soportes

Optimizacin del diseo topolgico

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