La producción aditiva de ciclo completo en una empresa de aviación es un asunto para el futuro cercano



SLM Solutions (Alemania) es uno de los principales fabricantes mundiales de impresoras 3D industriales que utilizan tecnolog√≠a de fusi√≥n l√°ser selectiva . En febrero de 2016, se abri√≥ la oficina de representaci√≥n de SLM en Mosc√ļ. Hablamos con Pavel Ladnov, un experto t√©cnico l√≠der en SLM Solutions RUS. La conversaci√≥n se refiri√≥ a la implementaci√≥n de tecnolog√≠as aditivas en empresas aeroespaciales nacionales, as√≠ como a las soluciones ofrecidas por SLM Solutions.

- Si hablamos de tecnolog√≠as 3D, ¬Ņqu√© tareas enfrentan las empresas aeroespaciales, qu√© problemas son m√°s relevantes para ellas?

- En primer lugar, este es el problema de la certificación del proceso de fabricación basado en tecnologías aditivas. En segundo lugar, la falta de experiencia en el trabajo con aleaciones difíciles de titanio y níquel en la fusión selectiva por láser (SLP). Y finalmente, la ausencia de composiciones en polvo, ampliamente utilizadas en nuestro país, aleaciones de aluminio y magnesio, aceros, etc.

- Cuéntenos sobre las soluciones que ofrece SLM Solutions.

- Nuestra empresa presenta una amplia gama de diversas opciones y configuraciones de equipos, lo que permite satisfacer al m√°ximo todos los requisitos del cliente. Los modelos SLM 280HL y SLM 500HL utilizan sistemas de l√°ser m√ļltiple con una potencia de cada l√°ser de 700 vatios; esto es interesante solo para temas de aviaci√≥n . Esta opci√≥n proporciona (por ejemplo, en el SLM 280HL) un aumento en la productividad de hasta un 30 por ciento en aleaciones de aluminio en comparaci√≥n con una instalaci√≥n similar, pero con dos l√°seres de 400 W. Para resolver los problemas asociados con la certificaci√≥n de la tecnolog√≠a de fabricaci√≥n de piezas, el equipo de la compa√Ī√≠a est√° opcionalmente equipado con sistemas de monitoreo para el funcionamiento real de la potencia del l√°ser y sistemas para monitorear la emisi√≥n de radiaci√≥n t√©rmica del grupo de fusi√≥n. Cabe se√Īalar que el sistema de control de calidad de la capa depositada y fusionada y el sistema para la transmisi√≥n de archivos de registro de grabaci√≥n del proceso de instalaci√≥n est√°n incluidos en el equipo b√°sico. SLM Solutions tambi√©n trabaja constantemente para ampliar la gama de polvos met√°licos suministrados por la empresa.



- ¬ŅCu√°les son las caracter√≠sticas espec√≠ficas del uso de tecnolog√≠as 3D en la industria aeroespacial?

- En primer lugar, es un estricto procedimiento de certificación. La calidad de una pieza obtenida por fusión selectiva con láser está determinada por cuatro factores principales.

1. La calidad de la impresora 3D.

Está garantizado: realizando y analizando el trabajo de prueba antes de enviar el equipo al cliente, y luego en el territorio del cliente después de instalar el equipo, y regulando los procedimientos de calibración y mantenimiento.

2. La calidad del proceso de construcción de piezas.

Proporcionado por: regulación de los parámetros del proceso y la configuración del equipo.

3. La calidad del trabajo con equipos.

Se proporciona: mediante la regulación de los procedimientos para trabajar con equipos y las condiciones externas de la sala para la operación del equipo; El nivel de formación de los operadores de instalación aditiva.

4. La calidad del material utilizado.

Es proporcionado por: control de entrada y prueba del material, regulación de almacenamiento, transporte, trabajo con el material.

En base a esto, uno puede imaginar cuán laborioso puede ser el proceso de certificación para estos cuatro parámetros para obtener una parte certificada.

Otra característica importante de la aplicación de la tecnología selectiva de fusión por láser en el sector aeroespacial en particular es el trabajo con materiales tecnológicamente difíciles como las aleaciones de titanio y níquel. Estas aleaciones son propensas a la formación de tensiones residuales, lo que conduce a la deformación de piezas e incluso grietas.

La geometría de las piezas aeroespaciales a menudo está repleta de paredes delgadas, formas complejas complejas, estructuras celulares, mientras que los parámetros estándar para el material proporcionado por el fabricante del equipo se refieren a la parte "promedio", no demasiado grande ni demasiado delgada. Existe una necesidad obvia de preelaborar los parámetros del proceso de construcción no solo para el material en general, sino también para piezas con una geometría característica. No comprender esta característica a veces confunde a las personas que creen que una impresora 3D debería producir una pieza de alta calidad presionando el botón de Inicio sin ninguna elaboración preliminar del proceso.



- ¬ŅA qu√© nivel ahora es posible utilizar tecnolog√≠as aditivas en la aviaci√≥n: pruebas de laboratorio, fabricaci√≥n de piezas individuales, producci√≥n a peque√Īa escala o producci√≥n aditiva completa en la cadena del proceso tecnol√≥gico general de la empresa?

- Las tecnolog√≠as aditivas en la aviaci√≥n hacen posible reducir dr√°sticamente el coeficiente Buy-to-Fly, es decir, la relaci√≥n entre la cantidad de material comprado y la cantidad de material en la parte terminada que "volar√°". Tambi√©n hacen posible lograr una funcionalidad previamente inalcanzable de piezas y componentes individuales, para producir piezas livianas y duraderas, lo que aumenta la carga √ļtil de la aeronave. Sin embargo, como ya he dicho, los problemas graves relacionados con la certificaci√≥n y la garant√≠a de la estabilidad del proceso de producci√≥n a√ļn no se resuelven por completo.

SLM Solutions tiene una gran cartera de clientes de la industria de la aviaci√≥n. Todos ellos probaron por primera vez las piezas en el laboratorio, despu√©s de lo cual algunos clientes pudieron utilizar la tecnolog√≠a 3D para la fabricaci√≥n de piezas individuales y de peque√Īa escala. La producci√≥n aditiva de ciclo completo en una empresa de aviaci√≥n es un asunto para el futuro cercano.

- ¬ŅEs el equipo SLM la soluci√≥n definitiva? ¬ŅO necesita un software separado para prepararse para la impresi√≥n, el procesamiento posterior, etc.? ¬ŅQu√© aconseja a los clientes en este caso?

“El equipo de SLM es principalmente una herramienta, una combinación, si lo desea, para resolver diversas tareas de producción en el campo de la impresión 3D con metales. Puede hacer una analogía con el software Photoshop, que tiene una gran cantidad de configuraciones y casos de uso, y cada usuario selecciona exactamente lo que necesita para resolver un problema específico. Sí, definitivamente el equipo SLM es Photoshop en el mercado para plantas de fusión láser selectivas.

Dependiendo de la tarea, la herramienta puede ser la soluci√≥n final e intermedia. Por supuesto, los problemas relacionados con el dise√Īo de la pieza, la optimizaci√≥n topol√≥gica y el dise√Īo generativo requieren el uso de software de terceros para obtener el modelo fuente final de la pieza. La preparaci√≥n de piezas para la impresi√≥n se lleva a cabo utilizando el software suministrado con el equipo y el postprocesador, no se requiere software adicional.

Debido a la naturaleza del proceso selectivo de fusión por láser, las piezas hechas de materiales como aleaciones de níquel, titanio, aceros para herramientas pueden requerir tratamiento térmico adicional o tratamiento HIP.

El proceso de fusión selectiva con láser no se puede atribuir a procesos de alta precisión, y la calidad de la superficie de las piezas es comparable a la fundición en patrones de cera quemada y perdida . Por lo tanto, los elementos estructurales de las piezas con mayores requisitos de rugosidad y planitud de la superficie deben someterse a un posterior mecanizado de acabado.



- ¬ŅQu√© es SLM Solutions superior a la competencia en t√©rminos t√©cnicos?

- La principal ventaja del equipo SLM Solutions es el mayor rendimiento de su clase gracias al sistema patentado de l√°ser m√ļltiple, el uso de l√°seres de 700 vatios y la deposici√≥n de capas en dos direcciones.

Otras ventajas incluyen un sistema abierto para establecer parámetros de equipos, facilidad de mantenimiento, un potente postprocesador y la disponibilidad de sistemas de control para parámetros del proceso de construcción con la capacidad de guardar datos, una amplia gama de configuraciones de instalaciones y equipos periféricos.



- ¬ŅQu√© polvos met√°licos se utilizan en la impresi√≥n 3D? ¬ŅPueden las impresoras 3D SLM usar polvos met√°licos de otros fabricantes?

- Las unidades SLM Solutions est√°n adaptadas para trabajar con casi todos los materiales. La gama de polvos met√°licos de la compa√Ī√≠a incluye no solo aleaciones ampliamente utilizadas en el proceso SLP, como TiAl6V4, 316L, IN718, AlSi10Mg, sino tambi√©n bastante raras en el mercado de servicios de impresi√≥n 3D, como Invar36 con un bajo coeficiente de expansi√≥n t√©rmica lineal y bronce al esta√Īo CuSn10 .

B√°sicamente, los polvos para el proceso SLP se obtienen por m√©todos de atomizaci√≥n de gas o plasma. Una condici√≥n importante es la forma esf√©rica de las part√≠culas y la ausencia de sat√©lites. Desde el punto de vista de la operaci√≥n, las instalaciones de SLP imponen los requisitos m√°s estrictos sobre la fluidez del polvo. Alcanzar una buena fluidez permite tanto la forma esf√©rica de las part√≠culas como una cierta composici√≥n fraccional. B√°sicamente, los polvos para el proceso SLP tienen un tama√Īo de part√≠cula en el rango de 10-63 őľm y una distribuci√≥n monomodo.

- ¬ŅQu√© puede decir sobre la calidad de los polvos producidos en Rusia (si ya se ofrecen en el mercado)?

- Me resulta dif√≠cil juzgar la calidad de los polvos rusos, ya que no me ocup√© espec√≠ficamente de este tema. Sin embargo, quiero se√Īalar que tenemos clientes que usan polvos dom√©sticos y, en principio, proporcionan la calidad necesaria de las piezas. A veces, el problema no est√° tanto en el polvo como en la conducta correcta del trabajo para optimizar los par√°metros del proceso de construcci√≥n para un material espec√≠fico. La clave para usar polvo en las instalaciones de SLM Solutions es un buen flujo de polvo, y puede trabajar con el resto.

- Hablemos sobre las perspectivas de desarrollar en su empresa nuevas tecnologías, equipos y materiales para resolver problemas en la industria aeroespacial.

- En primer lugar, SLM Solutions, como fabricante de equipos, busca mejorar el dise√Īo de instalaciones para SLP, para hacerlas m√°s convenientes y productivas. Se est√° trabajando para mejorar los sistemas de monitoreo para el proceso de construcci√≥n, esto es importante solo para la certificaci√≥n de la tecnolog√≠a en la aviaci√≥n, y para mejorar los equipos perif√©ricos. Otra √°rea de trabajo est√° relacionada con la prueba de los par√°metros del proceso SLP para nuevos grupos de aleaciones, ampliando la gama de polvos utilizados. La tecnolog√≠a SLP es muy flexible y variable, hay muchas √°reas prometedoras.



- ¬ŅQu√© m√°s podr√≠as compartir con los lectores de nuestro blog?

- Me gustaría decir algo tan importante. Por supuesto, las tecnologías aditivas son el futuro, pero no las tome como una panacea, un método universal para la fabricación de piezas. A los periodistas a veces les gusta exagerar en gran medida las oportunidades existentes, pero los ingenieros deben entender: cada método tiene sus propias limitaciones en términos de aplicabilidad: tecnológica, económica, técnica y otras.

La fusi√≥n selectiva con l√°ser, de hecho, le permite mirar m√°s all√° del enfoque habitual para el dise√Īo de piezas, ofrece ciertas ventajas, pero se realizan solo cuando el usuario de la tecnolog√≠a comprende los l√≠mites de su aplicabilidad: por materiales, dise√Īo y econom√≠a del proceso de producci√≥n.

La impresión 3D debe tomarse como otra versión de la tecnología para producir productos junto con el procesamiento mecánico y plástico, fundición, soldadura. Al elegir las opciones para el proceso de producción, sopese cuidadosamente los pros y los contras.

Source: https://habr.com/ru/post/442896/


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