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SLM Retos y tendencias
D. Pedro Álvarez
28 BIEMH, Barakaldo, 3 de Junio de 2014
IK4-LORTEK: Fabricación Aditiva
Tecnología SLM
Retos y tendencias (vectores de innovación)
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CONTENIDO
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IK4-LORTEK: Fabricación Aditiva
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IK4-LORTEK: Fabricación Aditiva
IK4-LORTEK es un centro tecnológico privado, miembro de la alianza IK4, queadquiere y genera conocimiento excelente en materiales, procesos ytecnologías de unión. Dicho conocimiento se transfiere al tejido industrial,aplicando en los productos y procesos de la empresa, potenciando la capacidadde innovación e industrialización de la empresa con el fin de mantener omejorar la posición competitiva de la misma.
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IK4-LORTEK: Fabricación Aditiva
Tecnologías de fabricación aditiva de componentes metálicos
IK4-LORTEK
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IK4-LORTEK: Fabricación Aditiva
Equipamiento SLM
EQUIPO Potencia (W)Producti-
vidad
Tamaño de fabricación (mm) y
volumen (litros)Materiales
MCP SLM Realizer250 200 Media
250x250x22013,75
Aleaciones de níquel, aceros (inox, hta.),
cobalto-cromo, y titanio.
SLM 280HL 400 Alta (x2) 280x280x350
27,44
Aleaciones de níquel, aceros (inox, hta.),
cobalto-cromo, titanio y aleaciones de aluminio
IK4-LORTEK
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Tecnología SLM
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Tecnología SLM
Proceso de fusión selectiva mediante láser (SLM):
Fusión mediante acción de un láser que genera contorno e interior de pieza
Polvo metálico 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)
Repetición capa a capa hasta completarse pieza
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Tecnología SLM
Ventajas y aplicaciones de la fusión selectiva mediante láser (SLM):
■ Libertad de diseño: formas complejas, detalles internos, estructuras
reticulares
■ Personalización de productos y series cortas
■ Eficiencia máxima del material (no desperdicios)
■ Reducción tiempo lanzamiento mercado (flexibilidad cambios)
■ No se requieren útiles, moldes ni troqueles
■ Piezas totalmente funcionales y sin porosidad residual
■ Productos aligerados, ergonómicos con varios mecanismos integrados
■ Menor impacto medioambiental
VENTAJAS y APLICACIONES
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Tecnología SLM
Limitaciones de la fusión selectiva mediante láser (SLM):
■ Velocidad de fabricación limitada (5-20 cm3/h) (40-160 g/h)
■ Necesidad de soportes en salientes y zonas suspendidas (materiales metálicos)
■ Piezas sin defectos a la primera
■ Disponibilidad y coste de los materiales (polvos)
■ Tamaño límite de piezas
■ Acabado superficial de las piezas (SLM: Rz > 20 m)
■ Estabilidad geométrica y repetitividad de propiedades
■ Falta de normativas y especificaciones
■ Inversión inicial equipamiento
LIMITACIONES
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Tecnología SLM
Capacidades actuales tecnología 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
geométricas
Necesidad de soportes, deformaciones
Tamaño de pieza Limitado por plataforma (L < 500 mm)
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Tecnología SLM
Grado de madurez actual
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Retos y Tendencias (vectores de innovación)
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Retos y tendencias (vectores de innovación)
Retos y tendencias tecnología SLM:
Incremento de la productividad (tasa de deposición)
Piezas bien a la primera
Mejora de la estabilidad, repetitividad y fiabilidad del proceso
Estandarización del diseño y proceso
Incremento de la gama de materiales
Mejora de la calidad superficial (rugosidad y tolerancias)
Reducción de costes
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Retos y tendencias (vectores de innovación)
Retos y tendencias tecnología SLM:
Reto Necesidades Línea I+D
Piezas bien
a la primera
Metodologías para selección
de parámetros
Estudio influencia parámetros proceso (potencia
láser, velocidad, tipo láser, espesor capa, tamaño
spot) para diferentes materiales
Optimización secuencias y trayectorias de
deposición
Metodologías para
validación de polvos
Estudio influencia características y calidad de
polvos
Aseguramiento de las
dimensiones de piezas
Estrategias de soportes: evitar colapso y
deformaciones
Control y predicción de distorsiones mediante
simulación de proceso: tensiones residuales y
distorsiones
Detección en línea y
temprana de defectos
Control en línea y monitorización de proceso
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Retos y tendencias (vectores de innovación)
Retos y tendencias tecnología SLM:
Reto Necesidades Línea I+D
Mejora de la
estabilidad,
repetitividad
y fiabilidad
del proceso
Mejora prestaciones y
calidad alcanzables por
material
Optimización prestaciones (propiedades mecánicas,
corrosión, fatiga,….) y calidad alcanzables por
material
Estabilidad geométrica en y
entre lotes
Reducción de tensiones residuales y distorsiones
mediante simulación y validación experimental
Influencia del polvo:
reutilización y reciclado
Estudio influencia características y calidad de
polvos
Calidad de producto y
proceso (trazabilidad)
Definición de planes de calidad: trazabilidad de
variables esenciales, control
Control en línea y monitorización de proceso
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Retos y tendencias (vectores de innovación)
Retos y tendencias tecnología SLM:
Reto Necesidades Línea I+D
MaterialesDesarrollo nuevas aleaciones
para fabricación aditiva
Desarrollo del proceso para nuevos materiales
(superaleaciones Ni difícil soldabilidad (MAR M 247,
CM247LC), aleaciones Aluminio, metales refractarios
(W), aceros agrietables en frío (aceros martensíticos))
Estandari-
zación de
diseño y
proceso
Estandarización de proceso
(parámetros-tratamientos-
propiedades)
Generación de BBDD de propiedades para
diferentes aplicaciones en función del material y
parámetros
Optimización de propiedades mecánicas y
dinámicas: parámetros proceso y tratamientos
térmicos
Estandarización del diseño
Definición de reglas de diseño y criterios de
fabricación para diferentes materiales: espesor de
pared, grados de inclinación sin soportes, túneles,…
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Retos y tendencias (vectores de innovación)
Desarrollos IK4-LORTEK:
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Retos y tendencias (vectores de innovación)
Desarrollos IK4-LORTEK:
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Retos y tendencias (vectores de innovación)
Desarrollos IK4-LORTEK:
SLM Retos y tendencias
D. Pedro Álvarez
28 BIEMH, Barakaldo, 3 de Junio de 2014
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Retos y tendencias (vectores de innovación)
Retos y tendencias tecnología SLM:
Reto Necesidades Línea I+D
Mejora de
calidad
superficial
Tratamientos superficiales
Procesos híbridos: fabricación aditiva + tratamiento
superficial (granallado, electropulido, pulido mecano-
químico, pulido abrasivo)
Estudio influencia estrategia fabricación y
parámetros en calidad superficial
Reducción de
costes
Polvos
Validación polvos fabricados mediante rutas
alternativas
Reciclabilidad de polvos
Diseño
Optimización de soportes
Optimización del diseño topológico