Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT ha ganado el concurso de ASTM International, para la estandarización de la monitorización del estado de la máquina de LB-PBF

Normalización de la impresión 3D: ASTM adjudica un contrato a Fraunhofer ILT

Redacción Interempresas27/07/2021

El Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT ha recibido un premio por sus décadas de desarrollo en el campo de la fabricación aditiva: el instituto con sede en Aquisgrán ganó un concurso realizado por ASTM International y ahora está trabajando en un proyecto hacia la estandarización de la monitorización del estado de la máquina en la fusión de lechos de polvo con rayo láser (LB-PBF). Se está centrando en la selección y calificación de la tecnología de sensores de imagen que puede utilizarse para supervisar específicamente el estado de los sistemas LB-PBF. Por último, el instituto formulará recomendaciones de reducción de costes para los usuarios finales a partir de estos datos.

Las normas unificadas internacionalmente simplifican la vida de los fabricantes y usuarios de servicios y productos. A menudo, el avance de una nueva tecnología sólo se produce cuando se estandariza porque el cumplimiento de estas normas inspira confianza entre los usuarios. Desde 2009, ASTM International —una de las principales organizaciones internacionales no gubernamentales de normalización desde hace más de 120 años— ha liderado la normalización de la fabricación aditiva en el Comité F42. Además, ASTM International formó el Centro de Excelencia de Fabricación Aditiva (AM CoE) en 2018, como una asociación cooperativa entre ASTM y representantes del gobierno, la industria y la academia. El AM CoE tiene como objetivo acelerar la estandarización de la fabricación aditiva mediante la realización de proyectos de I+D a corto plazo y específicos, así como proporcionar educación y desarrollo de la fuerza de trabajo, certificación y servicios de asesoramiento.

Sistema óptico de un equipo LB-PBF con varios escáneres. En el marco del proyecto se supervisarán los sistemas correspondientes. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Alemania.

La experiencia de Fraunhofer ILT convence al CoE de AM

A través del desarrollo de un nuevo mecanismo de financiación, denominado Call for Projects (CFP), ASTM permitió a todas las organizaciones a nivel mundial presentar propuestas para abordar las lagunas de estandarización de la AM y recibir apoyo de ASTM. “Nuestra extraordinaria experiencia en LB-PBF se basa en 25 años de desarrollo en la fabricación aditiva y hoy nos permite combinar de forma provechosa los conocimientos de los expertos con las tecnologías digitales”, explica Niklas Prätzsch, director de Proyectos en el área de competencia de Fusión por Lecho de Polvo Láser en Fraunhofer ILT. “Tras la finalización de la evaluación de propuestas por parte de la sección ejecutiva de investigación e innovación de la ASTM (F42.90.05), fuimos seleccionados como nuevo socio del proyecto”.

Estandarización y simplificación del mantenimiento

La supervisión de los sistemas LB-PBF desempeña un papel muy importante en todo el proceso, ya que la óptica de alta precisión, sensible al desgaste y costosa de los sistemas correspondientes plantea grandes exigencias de limpieza: Se utiliza polvo metálico muy fino y los sistemas ópticos pueden contaminarse durante el proceso. Por lo tanto, deben limpiarse regularmente como medida preventiva. El creciente número de sistemas ópticos y las potencias de láser cada vez más elevadas que se utilizan en LB-PBF tienen un efecto agravante. Prätzsch: “La carga, la probabilidad de fallo y el esfuerzo de mantenimiento de los sistemas ópticos son cada vez mayores, mientras que los usuarios siguen teniendo que enfrentarse a directrices de mantenimiento basadas en la escasa experiencia con generaciones de sistemas anteriores”.

El instituto de Aquisgrán trabajará hasta finales de 2021 en el desarrollo de directrices para estandarizar y simplificar el mantenimiento y la revisión de los sistemas LB-PBF. “Las actuales directrices de mantenimiento de los fabricantes suelen ser todavía demasiado conservadoras. A diferencia de lo que ocurre con las tecnologías de fabricación establecidas desde hace tiempo, no se dispone de ninguna base de datos, o sólo una comparativamente pequeña, para tomar decisiones cuando hay que determinar los ciclos de mantenimiento”, explica Prätzsch. Por este motivo, los usuarios sustituyen los componentes demasiado pronto y aumentan los costes de explotación, ya que se incrementan tanto los tiempos de inactividad improductivos como el consumo de piezas de recambio.

Fraunhofer ILT se centra ahora en la selección y cualificación de la tecnología de sensores de imagen para la supervisión de los sistemas ópticos altamente cargados de las máquinas LB-PBF. Además, está elaborando recomendaciones para los usuarios finales de la tecnología. Su objetivo es ayudar a los usuarios finales a evaluar de forma independiente el estado de los sistemas ópticos y a planificar los ciclos de mantenimiento utilizando información mejorada sobre el estado real del sistema. Estos ciclos ya no se basarán en la percepción subjetiva o la experiencia, sino en datos reales. Esto significa que es menos probable que el mantenimiento se realice demasiado pronto o demasiado tarde, sino que se acerque más al momento adecuado. Esto debería reducir significativamente los costes para el usuario final.

Imagen de una ventana de protección que no fue mantenida de manera oportuna. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Alemania.

La monitorización basada en datos como mejor práctica para la toma de decisiones

Con la estandarización, los ingenieros de Aquisgrán quieren permitir a los usuarios finales generar fácil y rápidamente su propia base de datos, facilitándoles la correcta clasificación e interpretación de los datos. El objetivo es una mejor práctica estandarizada para la toma de decisiones que recomiende al usuario final cuándo y cómo realizar el mantenimiento o la calibración. Prätzsch resume: “Proporcionamos a los usuarios finales recomendaciones que simplifican el uso de la rentable tecnología de sensores de imagen para la supervisión del estado de los sistemas ópticos en los sistemas LB-PBF. Basándose en los datos, pueden tomar decisiones informadas sobre si es necesario o no el mantenimiento”. El objetivo es una supervisión estandarizada del estado que reduzca el tiempo que antes se dedicaba a la revisión y el mantenimiento de los sistemas ópticos.