Técnica y Tecnología

FABRICACIÓN AVANZADA 28 una constante necesidad de actua- lización de los equipos, protocolos y servicios. Fruto de estas mejoras, es la nueva configuración del centro de aporte por láser que el grupo de Fabricación de Alto Rendimiento ha implementado a lo largo de este año académico. El trabajo se ha realizado en base a un enfoque de monitori- zación global y sincronizado, que se ha integrado bajo el control del CNC del propio equipo. Esta labor ha sido realizada con la colaboración de la empresa Fagor Automation y se ha fundamentado en la incorporación de los diferentes sensores al propio control de la máquina, con la consiguiente adquisición y posterior procesado de datos. El objetivo es poder realizar un seguimiento de los parámetros clave en el proceso y asociarlos a posibles fallos en piezas para, de esta manera, ofrecer un análisis predictivo de los componentes fabricados mediante aporte por láser, a la vez que pue- den valorarse ajustes en tiempo real sobre el propio proceso, modificando parámetros de entrada para corregir problemas predecibles. El equipo, hasta ahora mencionado, se emplea principalmente para el proceso de FA por láser denominado L DED (Laser Directed Energy Deposition). Este proceso consiste en la deposi- ción de capas de material, mediante la inyección de polvo sobre un baño fundido creado previamente sobre un sustrato, con la ayuda del haz láser. En este proceso, son varios los parámetros de entrada que suponen un cambio sustancial en el resultado, entre los que se encuentran: potencia, diámetro del haz láser, concentración de polvo, velocidad de avance y caudales de gases de protección y arrastre de polvo. La monitorización de todos ellos es esencial para garantizar unas condi- ciones de aporte específicas y, por lo tanto, la repetitividad del proceso. A su vez, existen características propias que permiten conocer la evolución del proceso, como son la temperatura y forma del baño fundido, la altura de capa resultante, y el ancho de cor- dón. Estas características ayudan a predecir o corregir parámetros de entrada para asegurar la eficiencia y la estabilidad del proceso. El control de la temperatura y la forma del baño fundido permiten establecer si existe exceso o falta de potencia y ayudan a evitar defectos como grietas o falta de fusión; por otra parte, la altura y el ancho de cordón ofrecen información que permite rectificar distancia focal o flujo másico de polvo y, por último, la estabilidad del flujo de gas y el con- trol de la potencia ayudan a evitar la formación de poros. Como resultado de este enfoque, la nueva configuración del equipo de fabricación aditiva ha incorporado un nuevo generador láser (HighLight FL1000C, Coherent) con el objetivo de mejorar el rendimiento energético y la calidad de los aportes. Las nuevas capacidades de monitorización de este equipo, y en conjunto con los trabajos previos realizados en el campo de la adquisición de datos del resto de periféricos, aportan información sufi- ciente para conseguir dichas mejoras de eficiencia. En lo que a la sensorización del pro- ceso se refiere, para el control del caudal de polvo se emplea unmonitor de flujo (Flowwatch, Medicoat), que ofrece una medida de la cantidad de polvo que llega a la boquilla de aporte, a la vez que los caudalíme- tros controlan el flujo de gas, tanto de arrastre como de protección. La tem- peratura se monitoriza a través de un pirómetro de dos colores (IGAR 12-LO, Lumasense) instalado coaxialmente con el haz láser. La forma y altura de los cordones, y las diferentes capas de aporte, se conocen a través de sensores de altura. La potencia generada por el láser es monitorizada por el control, a la vez que la posición, velocidad y aceleración reales. Adicionalmente, se ha incorporado también la capacidad de realizar medidas de temperatura sobre el sustrato, mediante ter- mopares, que sirvan de control en procesos con materiales que así lo exijan. Por último, mencionar que, aunque se encuentra aún en desa- rrollo, también se está trabajando para incorporar la capacidad de obtener imágenes del baño fundido durante el proceso. Todas estas señales y datos son tratados por el CNC de Fagor y guardados durante el proceso, para un tratamiento futuro o en tiempo real, según sea necesario. Finalmente, otra de las líneas de investigación dentro del campo de la fabricación aditiva que está en auge es el Laser Powder Bed Fusion (LPBF) que hoy en día se encuentra muy presente en la industria aero- náutica. Consiste en la fabricación de piezas capa a capa sobre un lecho de polvo, permitiendo así fabricar piezas complejas de paredes delgadas con un bajo buy to fly ratio, muy difíciles de fabricar con los procesos de fabri- cación convencionales. No obstante, al ser una tecnología que carece de robustez y contiene una alta tasa de defectos, requiere un seguimiento in situ para poder monitorizar el proceso y así verificar que las piezas fabricadas satisfacen los requerimientos exigidos por las empresas. Dichamonitorización va más allá de las mediciones de pre- sión de la cámara, temperatura de la cámara y el nivel de polvo. El análisis Varios equipos de investigación se han centrado en modelizar el texturizado laser, sin embargo, a día de hoy, estos no han sido validados experimentalmente