El Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT participa en Formnext: pabellón 12, stand D41
Impresión en 3D de letras Fraunhofer ILT a partir de tres materiales en polvo diferentes como componente de demostración del nuevo proceso EHLA 3D de alta productividad. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany.
Sin embargo, ninguno de los procesos convencionales cumple estos requisitos. No son lo suficientemente flexibles, ni eficientes en cuanto a recursos, ni económicos para aplicar capas metálicas finas de alta calidad —unidas metalúrgicamente— a las superficies de los componentes. El cromado duro, hasta hace poco el proceso más común, solo ha sido aprobado por la UE en condiciones estrictas desde septiembre de 2017. Esto se debe a que la deposición electroquímica de cromo (VI) tóxico provoca daños duraderos en el medio ambiente.
Para cerrar esta brecha, los científicos de Fraunhofer ILT han desarrollado un proceso de recubrimiento alternativo: la deposición de material por láser a extrema velocidad EHLA. Desde 2015, se ha utilizado en la industria, especialmente para el recubrimiento, ahora EHLA da un paso hacia la tercera dimensión.
Otra ventaja es el bajo aporte de calor. En la deposición convencional de material por láser, el material de relleno en polvo se funde directamente sobre la superficie del componente en una piscina de fusión relativamente grande en el proceso de recubrimiento. Sin embargo, esto puede cambiar permanentemente las propiedades del material y cuesta mucha energía. No es el caso de EHLA: en este caso, las partículas de polvo sólido son fundidas por el láser mientras están en el aire. Llegan a la superficie del componente en estado líquido y no tienen que seguir fundiéndose con un elevado aporte de energía. Como resultado, la zona afectada por el calor se reduce a entre cinco y diez micrómetros, es decir, sólo una centésima en comparación con el proceso convencional.
Esto significa que ahora se pueden unir y procesar juntos pares de materiales incompatibles metalúrgicamente y sensibles al calor, como el aluminio y el titanio. En general, la superficie del componente también se vuelve mucho más suave. Su rugosidad es sólo una décima parte de la de la deposición convencional. Para los expertos del Fraunhofer ILT, esto proporciona una base perfecta para futuros pasos de desarrollo.
Vista exterior del sistema de trípode pE3d de Ponticon GmbH en el laboratorio EHLA 3D de Fraunhofer ILT. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany.
Por esta razón, un equipo de científicos lleva desarrollando una nueva generación del proceso desde 2017. ¿Su objetivo? Utilizar la innovadora tecnología para la impresión 3D. El título de trabajo es “EHLA 3D”. El doctorado de Schaible sobre esto debería desenterrar hallazgos emocionantes. “Me centro en averiguar qué requisitos especiales debe cumplir la tecnología de máquinas y sistemas para que podamos combinar EHLA con la impresión 3D de alta velocidad”.
La cinemática del trípode en acción: boquilla de alimentación de polvo estacionaria y plataforma de construcción móvil para la ejecución de movimientos de alimentación rápidos y precisos. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany.
Actualmente, en un proyecto del consorcio industrial ICTM International Center for Turbomachinery Manufacturing, numerosas empresas de renombre de los sectores aeroespacial y de turbomaquinaria están perfeccionando el EHLA 3D; se ha solicitado un proyecto de seguimiento para 2022. También se están planificando otros proyectos de consorcio bilaterales y con financiación pública, así como estudios de viabilidad. El abanico de posibilidades para la producción y el procesamiento de componentes se ampliará muchas veces con EHLA 3D, al tiempo que el proceso se vuelve más eficiente y compatible con el medio ambiente.
En la conferencia online ICAM 2021 - International Conference on Additive Manufacturing (ASTM International), del 1 al 5 de noviembre de 2021, Jonathan Schaible ofrecerá la presentación ‘Extreme High-Speed Laser Material Deposition for Additive Manufacturing’. Más información: www.amcoe.org/icam2021
Min-Uh Ko, Group Manager System Technology LMD en Fraunhofer ILT, dará la presentación ‘Extreme High-Speed Laser Material Deposition for Additive Manufacturing’ en AKL'22 - International Laser Technology Congress, del 4 al 6 de mayo de 2022, en Aachen. Más información: www.lasercongress.org/en/home/
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