Fabricación aditiva de metal:la última tendencia de la multitarea

El cabezal de revestimiento láser para WFL Millturns se instala directamente en los husillos del eje B de las máquinas. Crédito de la foto:WFL Millturn Technologies.

La fabricación aditiva (AM), tecnología que construye componentes 3D capa por capa, continúa evolucionando. Una vez que una herramienta se usó principalmente para crear prototipos de piezas de plástico, está comenzando a impactar el diseño de fabricación y el mundo de la producción de una manera más significativa con el advenimiento de la impresión de piezas de metal. En resumen, esta técnica ofrece ventajas en el sentido de que puede producir diseños contorneados complejos que serían difíciles, si no imposibles, de crear en equipos de mecanizado convencionales (como canales de enfriamiento conformados dentro de moldes de inyección). Los diseños de piezas también se pueden refinar para reducir el peso mientras se conserva (o mejora) la integridad estructural mediante la aplicación de conceptos como el diseño generativo.

Dicho esto, AM es una tecnología que complementa el mecanizado, pero no lo reemplazará. Curiosamente, no hay una forma más clara de puntuar este punto que observar el creciente número de fabricantes de máquinas herramienta que agregan aditivos a sus plataformas de equipos sustractivos.

Prácticamente todas las piezas fabricadas con AM necesitan algún tipo de operaciones de posprocesamiento. Esto puede implicar fresado, taladrado, roscado o torneado, así como esmerilado o pulido. Al combinar aditivos y sustractivos en una plataforma, se puede eliminar el trabajo en proceso, así como el equipo de capital requerido para completar una pieza que crece de forma aditiva. Además, AM se puede usar para agregar características pequeñas y complejas a piezas mecanizadas grandes. O bien, para trabajos de reparación, se puede agregar material a las piezas desgastadas que luego se pueden mecanizar para devolverlas a las especificaciones del OEM.

Los videos a continuación muestran este tipo de aplicaciones. Por ejemplo, los procesos AM, como el revestimiento láser, se han agregado a varias plataformas de mecanizado, incluidas las fresadoras giratorias y las máquinas de cinco ejes. Un video adjunto en línea muestra un ejemplo del primero:un WFL M80X Millturn en el que el cabezal láser se instala en el husillo de fresado del eje B para agregar material a un componente muy grande. También se puede realizar el endurecimiento por láser de características seleccionadas.

En este caso de un Mazak Integrex i-400SAM que se muestra usando aditivos para agregar características a un componente de tornillo de alimentación largo, el cabezal de deposición láser AM (hay tres disponibles con diferentes diámetros de haz para este modelo) no está montado en el eje de fresado del eje B de la máquina. . En su lugar, se instala en una unidad pivotante dedicada, y los cabezales láser no utilizados se almacenan fuera de la zona de trabajo, de forma similar a como lo harían las herramientas en el carrusel del cambiador automático de herramientas de un centro de mecanizado.

Otro video muestra un ejemplo de trabajo de reparación. En él, un Tongtai AMH-630 de cinco ejes utiliza un cabezal de revestimiento láser AM que encaja en el husillo de fresado de la máquina para depositar material Inconel 718 en las puntas desgastadas de las palas de la turbina que luego se mecanizan, dejando atrás las formas contorneadas especificadas por el OEM.

El software para estas aplicaciones híbridas también sigue evolucionando, al igual que el hardware. Esto se demuestra en un video que muestra la producción de un blisk Inconel 625 usando Autodesk Fusion 360 y el software PowerMill en una máquina híbrida Mazak Variaxis J-600/5XAM usando herramientas de cerámica y carburo sólido de Seco Tools. En lugar de comenzar con una gran palanquilla de material que se mecanizará para crear el blisk, la pieza de trabajo comienza con el cubo y luego las hojas crecen y se mecanizan para darle forma y tamaño.

Aún así, ¿cómo se programa una máquina multitarea con capacidad aditiva? Un video largo pero informativo lo lleva paso a paso a través del proceso de programación de una pieza giratoria con álabes creada mediante AM y luego mecanizada con acabado utilizando Siemens NX CAM.

Y, ¿qué pasa con la simulación fuera de línea que es tan importante para el trabajo de mecanizado complejo? El módulo aditivo Vericut de CGTech simula las capacidades de mecanizado aditivo y tradicional (fresado o torneado) de máquinas híbridas que utilizan el mismo código NC. Lee los parámetros del láser, controla la potencia del láser, el flujo de gas portador y polvo metálico específico para cada trabajo y tipo de material, luego detecta posibles colisiones entre la máquina y la pieza aditiva mientras se imprime, lo cual se describe en otro video.

Por supuesto, existe la oportunidad de agregar cabezales AM a otros tipos de plataformas de máquinas. Por ejemplo, 3D Hybrid Solutions puede suministrar cabezales adicionales para la impresión 3D de metal a través de varios métodos de deposición, incluida la fusión por láser de pulverización de polvo, la fusión por arco de alimentación de alambre y la pulverización en frío de alta velocidad de polvo metálico. Parece que esta idea cuenta con la aprobación de los marines de EE. UU., como se explica en esta historia.

¿Está el metal AM en su radar? ¿O está utilizando impresoras de plástico 3D en su taller para la creación de prototipos, plantillas, accesorios y más? Envíeme un correo electrónico a [email protected] para informarme.