SLM Solutions (Alemania) es uno de los principales fabricantes mundiales de impresoras 3D industriales que utilizan tecnología de
fusión láser selectiva . En febrero de 2016, se abrió la oficina de representación de SLM en Moscú. Hablamos con Pavel Ladnov, un experto técnico líder en SLM Solutions RUS. La conversación se refirió a la implementación de tecnologías aditivas en empresas aeroespaciales nacionales, así como a las soluciones ofrecidas por SLM Solutions.
- Si hablamos de tecnologías 3D, ¿qué tareas enfrentan las empresas aeroespaciales, qué problemas son más 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 máximo todos los requisitos del cliente. Los modelos SLM 280HL y SLM 500HL utilizan sistemas de láser múltiple con una potencia de cada láser de 700 vatios; esto es interesante solo para
temas de aviación . Esta opción proporciona (por ejemplo, en el SLM 280HL) un aumento en la productividad de hasta un 30 por ciento en aleaciones de aluminio en comparación con una instalación similar, pero con dos láseres de 400 W. Para resolver los problemas asociados con la certificación de la tecnología de fabricación de piezas, el equipo de la compañía está opcionalmente equipado con sistemas de monitoreo para el funcionamiento real de la potencia del láser y sistemas para monitorear la emisión de radiación térmica del grupo de fusión. Cabe señalar que el sistema de control de calidad de la capa depositada y fusionada y el sistema para la transmisión de archivos de registro de grabación del proceso de instalación están incluidos en el equipo básico. SLM Solutions también trabaja constantemente para ampliar la gama de
polvos metálicos suministrados por la empresa.
- ¿Cuáles son las características específicas del uso de tecnologías 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.
- ¿A qué nivel ahora es posible utilizar tecnologías aditivas en la aviación: pruebas de laboratorio, fabricación de piezas individuales, producción a pequeña escala o producción aditiva completa en la cadena del proceso tecnológico general de la empresa?- Las tecnologías aditivas en la aviación hacen posible reducir drásticamente el coeficiente Buy-to-Fly, es decir, la relación entre la cantidad de material comprado y la cantidad de material en la parte terminada que "volará". También hacen posible lograr una funcionalidad previamente inalcanzable de piezas y componentes individuales, para producir piezas livianas y duraderas, lo que aumenta la carga útil de la aeronave. Sin embargo, como ya he dicho, los problemas graves relacionados con la certificación y la garantía de la estabilidad del proceso de producción aún no se resuelven por completo.
SLM Solutions tiene una gran cartera de clientes de la industria de la aviación. Todos ellos probaron por primera vez las piezas en el laboratorio, después de lo cual algunos clientes pudieron utilizar
la tecnología 3D para la fabricación de piezas individuales y de pequeña escala. La producción aditiva de ciclo completo en una empresa de aviación es un asunto para el futuro cercano.
- ¿Es el equipo SLM la solución definitiva? ¿O necesita un software separado para prepararse para la impresión, el procesamiento posterior, etc.? ¿Qué 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 solución final e intermedia. Por supuesto, los problemas relacionados con el diseño de la pieza, la
optimización topológica y el diseño generativo requieren el uso de software de terceros para obtener el modelo fuente final de la pieza. La preparación de piezas para la impresión 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.
- ¿Qué es SLM Solutions superior a la competencia en términos técnicos?- La principal ventaja del equipo SLM Solutions es el mayor rendimiento de su clase gracias al sistema patentado de láser múltiple, el uso de láseres de 700 vatios y la deposición 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.
- ¿Qué polvos metálicos se utilizan en la impresión 3D? ¿Pueden las impresoras 3D SLM usar polvos metálicos de otros fabricantes?- Las unidades SLM Solutions están adaptadas para trabajar con casi todos los materiales. La gama de polvos metálicos de la compañía incluye no solo aleaciones ampliamente utilizadas en el proceso SLP, como TiAl6V4, 316L, IN718, AlSi10Mg, sino también bastante raras en el mercado de servicios de impresión 3D, como Invar36 con un bajo coeficiente de expansión térmica lineal y bronce al estaño CuSn10 .
Básicamente, los polvos para el proceso SLP se obtienen por métodos de atomización de gas o plasma. Una condición importante es la forma esférica de las partículas y la ausencia de satélites. Desde el punto de vista de la operación, las instalaciones de SLP imponen los requisitos más estrictos sobre la fluidez del polvo. Alcanzar una buena fluidez permite tanto la forma esférica de las partículas como una cierta composición fraccional. Básicamente, los polvos para el proceso SLP tienen un tamaño de partícula en el rango de 10-63 μm y una distribución monomodo.
- ¿Qué puede decir sobre la calidad de los polvos producidos en Rusia (si ya se ofrecen en el mercado)?- Me resulta difícil juzgar la calidad de los polvos rusos, ya que no me ocupé específicamente de este tema. Sin embargo, quiero señalar que tenemos clientes que usan polvos domésticos y, en principio, proporcionan la calidad necesaria de las piezas. A veces, el problema no está tanto en el polvo como en la conducta correcta del trabajo para optimizar los parámetros del proceso de construcción para un material específico. 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 diseño de instalaciones para SLP, para hacerlas más convenientes y productivas. Se está trabajando para mejorar los sistemas de monitoreo para el proceso de construcción, esto es importante solo para la certificación de la tecnología en la aviación, y para mejorar los equipos periféricos. Otra área de trabajo está relacionada con la prueba de los parámetros del proceso SLP para nuevos grupos de aleaciones, ampliando la gama de polvos utilizados. La tecnología SLP es muy flexible y variable, hay muchas áreas prometedoras.
- ¿Qué más podrías 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 fusión selectiva con láser, de hecho, le permite mirar más allá del enfoque habitual para el diseño de piezas, ofrece ciertas ventajas, pero se realizan solo cuando el usuario de la tecnología comprende los límites de su aplicabilidad: por materiales, diseño y economía del proceso de producción.
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.