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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 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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Tecnologías de fabricación aditiva de componentes metálicos

IK4-LORTEK

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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 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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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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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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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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Desarrollos IK4-LORTEK:

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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

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