Todas las cosas bellas se basan en una idea. "¿Cabalguemos sin caballos?", "¿Volemos como pájaros?", "¿Hagamos un cohete de metano súper pesado y totalmente reutilizable y vuelemos a Marte?" ... La historia que se describe a continuación también se basa en una idea simple y hermosa: "Ah ¿Imprimiremos productos metálicos de gran tamaño a partir de polvo? " De hecho, ¿por qué no? Si existe una tecnología de fusión por láser capa por capa (SLM) para productos de hasta medio metro de diámetro, ¿por qué no imprimir un producto más grande?
El KDPV demuestra el proceso de crecimiento láser directo de productos con un diámetro de 2 metros de titanio. Fueron necesarios cinco años de arduo trabajo, cinco años de prueba, error, decepción, descartar todo y empezar de cero para hacer esta foto. Pero antes de empezar, volvamos al principio, a la Idea y tratemos de entender qué es.
Desde la llegada de las primeras tecnologías de impresión 3D a partir de polímeros, la gente ha soñado con utilizar metales. La implementación no tardó en llegar: con el desarrollo de potentes láseres, fue posible sinterizar selectivamente polvos metálicos y nació la tecnología de sinterización selectiva por láser (SLS). La potencia y la calidad de la radiación láser crecieron, su costo disminuyó y, a mediados de los años 90, apareció la capacidad técnica de fundir polvos metálicos en un producto sólido y apareció la tecnología de fusión selectiva por láser (SLM). La esencia del método es simple: vertimos una capa delgada de polvo metálico, la aplicamos con radiación láser enfocada, que derrite las partículas de polvo, deja las "huellas" fusionadas, bajamos la plataforma de construcción y repetimos el proceso. Entonces, capa por capa, se crea un producto de la geometría requerida.
Por el momento, esta es la tecnología de impresión 3D a partir de metal más dominada, estudiada y ampliamente utilizada. Cientos de empresas de fabricación de equipos, miles de casos de implementación, una gran comunidad científica, certificación, ciencia de materiales, etc. Pero como dicen, hay un problema (y no solo uno): ¿es posible fabricar productos grandes? El principal problema de escala es que esta tecnología requiere un campo de construcción completamente lleno de polvo. Es el tamaño del campo lo que limita el tamaño del producto. Actualmente, las grandes instalaciones de SLM tienen un tamaño de campo de hasta 400x400x400 mm (EOS M400) o 500x280x365 mm (SLM500), pero hay más, pero este es un tema para otro artículo. ¿Y si quieres más? ¿Y si desea una productividad no de 100 g / h, sino de al menos 1 kg / h, para que un producto de un par de cientos de kilogramos no se imprima durante seis meses? Entonces necesitas cambiar tu enfoque.
Tome un cabezal tecnológico láser: un dispositivo para enfocar la radiación láser, como los que se usan, por ejemplo, para la soldadura por láser, agregue una boquilla de suministro de polvo, que suministrará polvo desde un alimentador especial y cuelgue todo en algún manipulador. La radiación láser es enfocada por el cabezal en un punto de un par de milímetros de tamaño, es absorbida por el sustrato metálico y se gasta energía en crear un charco de metal fundido, como un charco de soldadura en la soldadura convencional. Ahora suministraremos polvo metálico a este baño, será capturado por la masa fundida después de enfriarlo, formará un cordón de soldadura. El proceso es similar a la soldadura convencional con un aditivo: arco, gas, láser, lo que sea.
Y ahora colocaremos los rodillos uno encima del otro a lo largo de una determinada trayectoria y formaremos un producto a partir de estos rodillos. ¡Es así de simple!
Revelación
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La tecnología no funcionó solo con el nombre. Por alguna razón, todos los desarrolladores decidieron dar su propio nombre único: los primeros fueron Optomec con su moldeado de red engenerado con láser, luego Irepa Laser con su Construction Laser Additive Directe, luego los nombres Laser Metal Deposition, Direct Metal Deposition, Direct Metal Tooling, Blown-Powder Direct Energy Deposition y muchos otros. En ruso, la terminología es aún más divertida (por ejemplo, papel de calco como la deposición directa con láser), por lo que nuestro nombre es Direct Laser Growing.
Hace cinco años, nuestro viaje de ver un video de la compañía BeAM Machines en YouTube, ahora estamos creando equipos y desarrollando tecnologías para hacer espacios en blanco hermosos y grandes y todo se ve así:
Y los productos se ven así:
¿Cuál es la parte más interesante?
Es posible producir piezas de trabajo grandes en horas; los días pasan desde la aprobación del modelo 3D hasta la pieza terminada. Las propiedades de los materiales están al nivel de los estándares de alquiler. El tamaño del producto está limitado solo por el coraje del cliente (y su codicia). Es posible hacer productos bastante complejos, aunque la complejidad de las formas geométricas no se compara con la posibilidad de SLM, pero están en diferentes ligas. Es posible producir productos bimetálicos y degradados, combinando diferentes polvos. Es posible personalizar la instalación adaptándola a los requerimientos del producto.
Y así la tecnología aditiva más común, para cuyo desarrollo se necesitó:
- Diseñe una herramienta tecnológica desde cero seis veces
- Deseche y cree un sistema de control automático desde cero siete veces
- Aprenda a programar los PLC de B&R y sea consciente de todos los dolores anteriores
- Hazte amigo del soporte técnico de Fanuka. ¡Hola Vladimir Maisky!
- Reinventar las cabinas selladas
- Participar en espionaje técnico
- Sufre durante mucho tiempo mientras crea programas de control, busca una solución, encuéntrela y atrape la euforia. ¡Hola Alexander Ragulin!
- Docenas de veces para darte cuenta de que cuanto más haces tecnología, menos la entiendes
- Finalmente, date cuenta de tus propias limitaciones, acéptalo y cree en los procesos
- Reúna al mejor equipo y aprenda a hacer maravillas
Si fue interesante, escriba en los comentarios, ¿qué dedicar al próximo artículo? ¿Tecnología? ¿Física del proceso? ¿Hierro? ¿Sistema de control? ¿Creación de programas de control? ¿O una descripción general de lo que se está haciendo en el mundo utilizando esta tecnología y por qué todas las máquinas son diferentes y cuál es mejor?