Fabricación aditiva de metal: La tendencia de vanguardia que moldea la producción moderna

El cabezal de revestimiento láser para tornos-fresadoras WFL Millturn 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 una herramienta usada principalmente para prototipar piezas en plásticos, está comenzando a impactar el mundo del diseño y la producción de fabricación de manera más significativa con la llegada de la impresión de piezas metálicas. En resumen, esta técnica ofrece ventajas en que puede producir diseños complejos y contorneados que serían desafiantes, si no imposibles, de crear en equipos de mecanizado convencionales (como canales de refrigeración conformes dentro de moldes de inyección). Los diseños de piezas también pueden refinarse para peso reducido mientras se retiene (o mejora) la integridad estructural aplicando conceptos como diseño generativo.

Dicho esto, la AM es una tecnología que complementa el mecanizado, pero no lo reemplazará. Curiosamente, no hay forma más clara de puntualizar este punto que mirar el número creciente de fabricantes de máquinas herramienta que añaden capacidades aditivas a sus plataformas de equipos sustractivos.

Virtualmente todas las piezas construidas con AM necesitan algún tipo de operaciones de postprocesamiento. Esto podría implicar fresado, taladrado, roscado o torneado, así como rectificado o pulido. Al combinar aditivo y sustractivo en una plataforma, se puede eliminar el trabajo en proceso, así como el equipo de capital requerido para completar una pieza crecida aditivamente. Además, la AM puede usarse para agregar características pequeñas y complejas a piezas grandes mecanizadas. O, para trabajo de reparación, se puede agregar material a piezas desgastadas que luego pueden mecanizarse para devolverlas a especificaciones OEM.

Los videos a continuación muestran este tipo de aplicaciones. Por ejemplo, procesos AM como el revestimiento láser se han añadido a varias plataformas de mecanizado, incluyendo tornos-fresadoras y máquinas de cinco ejes. Un video en línea adjunto 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 endurecimiento láser de características selectas.

En este caso de un Mazak Integrex i-400SAM mostrado usando aditivo para agregar características a un componente de tornillo de alimentación largo, el cabezal de deposición láser AM (tres están disponibles con diámetros de haz variables para este modelo) no está montado en el husillo 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, muy parecido a como lo estarían 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 usa 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 álabes de turbina que luego se mecanizan, dejando atrás las formas contorneadas especificadas por el OEM.

El software para estas aplicaciones híbridas continúa evolucionando, al igual que el hardware. Esto se demuestra en un video que muestra la producción de un blisk de Inconel 625 usando software Autodesk Fusion 360 y PowerMill en una máquina híbrida Mazak Variaxis J-600/5XAM usando herramientas de carburo sólido y cerámicas de Seco Tools. En lugar de comenzar con un gran bloque de material que será mecanizado para crear el blisk, la pieza comienza con el cubo y los álabes se crecen aditivamente y se mecanizan a forma y tamaño.

Aún, ¿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 para una pieza rotativa con álabes creados vía AM y luego acabados posteriormente usando 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 tanto capacidades aditivas como de mecanizado tradicional (fresado o torneado) de máquinas híbridas usando el mismo código NC. Lee los parámetros 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 varios otros tipos de plataformas de máquinas. Por ejemplo, 3D Hybrid Solutions puede suministrar cabezales complementarios para impresión 3D de metal a través de varios métodos de deposición, incluyendo fusión láser de polvo pulverizado, fusión por arco de alambre y pulverización en frío de alta velocidad de polvo metálico. Parece que esta idea tiene la aprobación de los Marines de EE. UU. como se explica en esta historia.

¿Está la AM de metal en su radar? ¿O está usando impresoras 3D de plástico en su taller para prototipado, plantillas, fijaciones y más? Envíeme un correo a dkorn@productionmachining.com para hacérmelo saber.