SLM Retos y tendencias D. Pedro Álvarez
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- Teresa Acosta Herrero
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1 SLM Retos y tendencias D. Pedro Álvarez 28 BIEMH, Barakaldo, 3 de Junio de 2014
2 CONTENIDO IK4-LORTEK: Fabricación Aditiva Tecnología SLM Retos y tendencias (vectores de innovación) 2
3 IK4-LORTEK: Fabricación Aditiva 3
4 IK4-LORTEK: Fabricación Aditiva IK4-LORTEK es un centro tecnológico privado, miembro de la alianza IK4, que adquiere y genera conocimiento excelente en materiales, procesos y tecnologías de unión. Dicho conocimiento se transfiere al tejido industrial, aplicando en los productos y procesos de la empresa, potenciando la capacidad de innovación e industrialización de la empresa con el fin de mantener o mejorar la posición competitiva de la misma. 4
5 Tecnologías de fabricación aditiva de componentes metálicos IK4-LORTEK: Fabricación Aditiva IK4-LORTEK 5
6 IK4-LORTEK: Fabricación Aditiva Equipamiento SLM EQUIPO Potencia (W) Productividad MCP SLM Realizer Media SLM 280HL 400 Alta (x2) Tamaño de fabricación (mm) y volumen (litros) 250x250x220 13,75 280x280x350 27,44 Materiales Aleaciones de níquel, aceros (inox, hta.), cobalto-cromo, y titanio. Aleaciones de níquel, aceros (inox, hta.), cobalto-cromo, titanio y aleaciones de aluminio IK4-LORTEK 6
7 Tecnología SLM 7
8 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 8
9 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 9
10 Tecnología SLM Limitaciones de la fusión selectiva mediante láser (SLM): Velocidad de fabricación limitada (5-20 cm 3 /h) ( 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 10
11 Tecnología SLM Capacidades actuales tecnología SLM: Materiales Densidad > 99% SLM aceros inoxidable, aceros herramienta, aleaciones base Ni, aleaciones Ti y Al (limitadas), aleaciones Co-Cr, bronces, metales preciosos Capacidad detalles Tolerancias dimensionales: Espesor de pared Acabado superficial Limitaciones geométricas Tamaño de pieza 0,04-0,2 mm 0,05-0,1 mm / 25 mm > 200 m Ra 4 10 m Rz m Necesidad de soportes, deformaciones Limitado por plataforma (L < 500 mm) 11
12 Tecnología SLM Grado de madurez actual 12
13 Retos y Tendencias (vectores de innovación) 1
14 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 14
15 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 Metodologías para validación de polvos Aseguramiento de las dimensiones de piezas Detección en línea y temprana de defectos Estudio influencia parámetros proceso (potencia láser, velocidad, tipo láser, espesor capa, tamaño spot) para diferentes materiales Optimización secuencias y trayectorias de deposición Estudio influencia características y calidad de polvos Estrategias de soportes: evitar colapso y deformaciones Control y predicción de distorsiones mediante simulación de proceso: tensiones residuales y distorsiones Control en línea y monitorización de proceso 15
16 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 Estabilidad geométrica en y entre lotes Influencia del polvo: reutilización y reciclado Calidad de producto y proceso (trazabilidad) Optimización prestaciones (propiedades mecánicas, corrosión, fatiga,.) y calidad alcanzables por material Reducción de tensiones residuales y distorsiones mediante simulación y validación experimental Estudio influencia características y calidad de polvos Definición de planes de calidad: trazabilidad de variables esenciales, control Control en línea y monitorización de proceso 16
17 Retos y tendencias (vectores de innovación) Retos y tendencias tecnología SLM: Reto Necesidades Línea I+D Materiales Estandarización de diseño y proceso Desarrollo nuevas aleaciones para fabricación aditiva Estandarización de proceso (parámetros-tratamientospropiedades) Estandarización del diseño 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)) 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 Definición de reglas de diseño y criterios de fabricación para diferentes materiales: espesor de pared, grados de inclinación sin soportes, túneles, 17
18 Retos y tendencias (vectores de innovación) Desarrollos IK4-LORTEK: 18
19 Retos y tendencias (vectores de innovación) Desarrollos IK4-LORTEK: 19
20 Retos y tendencias (vectores de innovación) Desarrollos IK4-LORTEK: 20
21 SLM Retos y tendencias D. Pedro Álvarez 28 BIEMH, Barakaldo, 3 de Junio de 2014
22 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 mecanoquímico, pulido abrasivo) Estudio influencia estrategia fabricación y parámetros en calidad superficial Reducción de costes Polvos Diseño Validación polvos fabricados mediante rutas alternativas Reciclabilidad de polvos Optimización de soportes Optimización del diseño topológico 22
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