Fraunhofer ILT presentó este nuevo proceso en la feria Formnext

Ensayos para la próxima generación de sistemas SLM

Redacción Interempresas27/04/2018

La fabricación aditiva tiene un papel cada vez más importante en la producción industrial. Ahora mismo, los factores decisivos son la escalabilidad de los volúmenes de producción y la productividad de los sistemas aditivos. En este contexto, los científicos del Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT están realizando avances en el desarrollo de la tecnología de fusión selectiva por láser (SLM). Con este propósito, se ha construido un nuevo sistema SLM de laboratorio en Aquisgrán. Con un volumen de producción útil de 1.000 x 800 x 500 mm, este sistema puede fabricar grandes componentes de metal de forma rápida y con alta fiabilidad de proceso.

Para que la fabricación aditiva dé el salto a la producción en serie es preciso aumentar la escala de los volúmenes de producción y la productividad de los sistemas aditivos. Esta premisa también es aplicable al método de fusión selectiva por láser (SLM) —también conocida como fusión de lecho de polvo por láser (L-PBF)— que ha desarrollado el Fraunhofer ILT.

Con un sistema de laboratorio, el Fraunhofer ILT está transformando el SLM en una tecnología de impresión en 3D para grandes componentes de metal. (no se muestra la carcasa de la máquina). Foto: Fraunhofer ILT, Aquisgrán, Alemania.

Desarrollo adicional de la tecnología SLM

El Fraunhofer ILT ha construido en la localidad de Aquisgrán un nuevo sistema SLM de laboratorio con un volumen de producción utilizable muy alto (1.000 x 800 x 500 mm), que supera considerablemente el tamaño de los sistemas SLM comerciales existentes hasta la fecha. Con esta instalación piloto, el Fraunhofer ILT busca demostrar la viabilidad de los sistemas SLM de grandes dimensiones. Según Christian Tenbrock, científico del grupo de Fabricación Rápida: “El enfoque del trabajo de desarrollo se centra en nuevas estrategias de exposición y protección del flujo de gases”.

Las estrategias de aspiración de gas inerte convencionales no resultan eficaces con volúmenes de producción muy grandes. Como alternativa a estas estrategias, los científicos del Fraunhofer ILT están probando pequeños cabezales de procesamiento móviles con un sistema de protección local; de esta manera se garantiza un flujo constante de gas inerte en cada punto de procesamiento, para volúmenes de producción de cualquier tamaño.

Investigación con diferentes sistemas láser y ópticos

En el Fraunhofer ILT, los científicos están probando sistemas con láseres de fibra y conceptos de exposición con láseres de diodo económicos. Además de su investigación sobre sistemas de escáner con espejos, también investigan un cabezal de procesamiento móvil con ejes lineales altamente dinámicos y varios láseres de diodo controlables individualmente. La ventaja de este procesamiento multipunto es la capacidad de incrementar la velocidad del sistema de manera significativa y económica aumentando el número de fuentes de haz láser. Asimismo, el nuevo concepto de sistema ofrece la posibilidad de aumentar el volumen de producción ampliando exclusivamente la longitud de desplazamiento del sistema de eje, sin modificar el sistema óptico. En palabras de Tenbrock: “Puesto que ambos sistemas ópticos presentan sus ventajas e inconvenientes característicos, continuaremos explorando ambos métodos”.

Las conclusiones de la investigación proporcionarán a los fabricantes una base sobre la que desarrollar y crear la próxima generación de sistemas SLM. “Esperamos que este concepto de sistema propicie avances que se traduzcan en una incorporación satisfactoria de esta tecnología a la fabricación en serie”, afirma Tenbrock. La escalabilidad de los sistemas SLM —muy sencilla— representa un argumento convincente a favor del concepto: al eliminarse la necesidad de ajustar el sistema de gas de protección y el sistema óptico, resulta más sencillo adaptar el volumen de producción a la aplicación correspondiente. “Creamos condiciones de proceso constantes y fáciles de controlar; el resultado es un proceso más robusto”, continúa Tenbrock.

Estrategias de procesamiento inteligentes que aportan valor añadido

Otro aspecto importante, especialmente para los desarrolladores de sistemas, es que los científicos del Fraunhofer ILT no se limitan a desarrollar la tecnología del sistema, sino también los parámetros para un control eficaz del proceso. “El valor añadido deriva de unas estrategias inteligentes para planificar la exposición y los desplazamientos, y de la definición de los parámetros de proceso idóneos”, explica Tenbrock. El objetivo a largo plazo de este desarrollo no se limita a facilitar nuevas aplicaciones para SLM, sino que también abordará otros desafíos, como las tensiones internas y la distorsión de las piezas fabricadas mediante SLM. Por encima de todo, el nuevo concepto de sistema permitirá fabricar componentes estructurales SLM optimizados a escala XXL para sectores con requisitos estrictos, como las industrias aeronáutica, automovilística y de fabricación de moldes y herramientas, de conformidad con las nuevas tendencias en diseño ligero e integración funcional.

Fraunhofer ILT en Formnext

Con la ayuda de vídeos del proceso, los científicos del ILT harán demostraciones en las que el nuevo sistema de laboratorio fabrica con rapidez componentes de tamaño XXL, en un proceso de alta fiabilidad. Será en el stand conjunto de Fraunhofer F50, en el Pabellón 3.0 de la feria profesional Formnext, del 14 al 17 de noviembre de 2017, en Frankfurt.