SLM Solutions , líder en el desarrollo de las últimas tecnologías para la impresión 3D con metales, ha completado un proyecto para fabricar productos de titanio para la industria aeroespacial con un tamaño de 31 x 22,2 y un diámetro de 21,9 cm.
Hoy es la pieza más grande fabricada en una instalación aditiva SLM 280 con dos láseres de 400 vatios. Fue esta máquina la que hizo posible imprimir un producto de este tamaño en un tiempo relativamente corto en comparación con la tecnología de fabricación tradicional.
El tamaño estándar de la plataforma de construcción en impresoras 3D de esta clase es de 250 mm x 250 mm. Sin embargo, el SLM 280 tiene una plataforma ampliada que mide 280 mm x 280 mm, lo que permite imprimir productos más grandes.
Gracias a los desarrollos en el campo de la impresión 3D con metales utilizando tecnología de
fusión láser selectiva (incluido el titanio) para las necesidades de la industria aeroespacial, teniendo en cuenta la alta resistencia y el bajo peso de este metal, SLM Solutions se ha convertido en una de las principales empresas que realizan pedidos de OEM. SLM Solutions ha logrado superar las limitaciones asociadas con el tamaño de la cámara de construcción y otras dificultades encontradas en la fabricación de grandes productos de titanio, y continúa mejorando su tecnología en esta área.
Proceso de impresión 3D de polvo de titanio.Como explicó Mike Hansen, ingeniero de implementación de SLM Solutions en Norteamérica, los avances en
la impresión 3D con titanio son especialmente importantes: el titanio es un metal muy duro y agrietado debido a las altas tensiones residuales, lo que se ha convertido en un problema grave. "La geometría de la pieza no era particularmente complicada, pero la dificultad estaba en usar una tecnología tan aditiva para hacer un producto tan grande de titanio", señaló el ingeniero.
El sistema SLM Solutions desarrollado y patentado que consta de dos láseres ayudó a resolver este problema. El procesamiento simultáneo del producto en la zona de superposición por dos láseres hizo posible no solo acelerar el proceso de impresión, sino también fabricar un producto más grande. SLM Solutions probó el material en el área de superposición, lo que confirmó que no había diferencia en la calidad del material entre las áreas impresas por un láser y las áreas en el área de superposición que los dos láseres aplicaron alternativamente. Los ingenieros de SLM Solutions realizaron varias iteraciones para preparar el archivo e imprimir varias muestras de prueba para asegurarse de que se completó la tarea. El cliente necesitaba un método para fabricar este producto, lo que ahorraría costos y tiempo, además de
reducir el peso .
"Este producto es notable por su tamaño y el hecho de que estaba hecho de titanio en seis días y medio sin interrupción en el proceso de impresión", dice Hansen. "El hecho de que la impresora 3D SLM sea capaz de funcionar durante tanto tiempo sin requerir limpieza u otro mantenimiento es extremadamente importante en sí mismo".
Aunque la tecnología de impresión 3D suele llamar la atención por su capacidad de reproducir geometría única, este producto para la industria aeroespacial no fue particularmente difícil desde este punto de vista. Sin embargo, difícilmente sería posible obtener una parte de titanio de este tamaño en tan poco tiempo utilizando la tecnología de mecanizado tradicional.
El proceso de fabricación por mecanizado tradicional llevaría varias semanas.
"
La tecnología de fabricación aditiva no
está sujeta a las limitaciones de las máquinas herramienta y herramientas tradicionales, por lo que podemos crear formas más orgánicas, y el ciclo completo de diseño y desarrollo de productos críticos para la industria aeroespacial se reduce significativamente", explicó Hansen.
Richard Grylls, MD en Metalurgia, Jefe de Implementación y CTO de SLM Solutions en América del Norte, comentó: “Dado el tamaño del producto, el proceso de fabricación con mecanizado convencional tomaría varias semanas; sin embargo, se requerirían cuatro o cinco reajustes. En otras palabras, este sería un proceso muy costoso. Se necesitaría aún más tiempo para fabricar un producto
utilizando tecnología de fundición , ya que requeriría equipo, y el proceso de fabricación podría llevar hasta seis meses. Además, los equipos tradicionales tienen un alto costo. Completamos la tarea mucho más rápido, aunque el costo del producto fue mayor. Sin embargo, dado el tiempo ahorrado, tales costos están justificados para un producto crítico de este tamaño ".
Paleta de turbina impresa en la unidad de aditivos SLM 280HLSLM Solutions ha logrado resultados impresionantes en términos de
velocidad de
producción, calidad y densidad del producto final. Hansen señaló que "el cumplimiento de estrictos requisitos de calidad y especificaciones técnicas para materiales cuando se utiliza titanio en industrias estrictamente reguladas, como la industria aeroespacial y automotriz, requiere numerosas pruebas de materiales y optimización de parámetros para garantizar que el cliente reciba exactamente lo que necesita ".
Los requisitos para el control de calidad en la
industria aeroespacial son bastante amplios: para verificar el producto en busca de huecos o porosidad, como regla general, se utiliza un método de prueba no destructivo como la tomografía computarizada, pero el cliente puede elegir pruebas destructivas y cortar el producto. "Primero realizamos pruebas no destructivas del producto, y luego lo probamos en condiciones cercanas a la real, instalando el producto en el motor y calculando el recurso antes de que fuera destruido", dice Hansen.
Con el desarrollo de la tecnología de fabricación aditiva, SLM Solutions está viendo una creciente demanda de sus soluciones. Sin embargo, los materiales y los procesos de fabricación se están mejorando tan rápidamente que los estándares no siguen el ritmo de ellos. "Nos acercan cada vez más las empresas que utilizan tecnologías tradicionales, pero se esfuerzan por aumentar la velocidad de producción manteniendo la calidad y quieren aprovechar la fabricación aditiva", agregó Hansen. "Esta industria está cambiando literalmente todos los días y se está desarrollando muy rápido, pero estamos viendo una brecha entre el ritmo de desarrollo de las tecnologías de fabricación aditiva y la capacidad de algunas industrias, en particular la aeroespacial y la automotriz, para certificar nuevos materiales y tecnologías con la misma rapidez".
Dimensiones del producto: 31 x 22,2 cm, diámetro 21,9 cm
Material: Ti64
Duración de impresión: 6.5 días
Instalación aditiva: SLM 280 con dos láseres de 400 W