Cualificación de materiales
para la fusión por lecho de polvo láser
Cualificación del material
La calificación más rápida del mundo
Con más de 100 años de experiencia en el procesamiento de más de 400 materiales diferentes para la producción de componentes forjados, estamos familiarizados con los retos a los que se enfrentan nuestros clientes finales en lo que respecta a las propiedades de materiales específicos para cada aplicación.
Por ello, en Rosswag Engineering nos hemos fijado el objetivo de cerrar la brecha de materiales entre la impresión metálica en 3D y los procesos de fabricación convencionales. Actualmente estamos trabajando en la cualificación de nuevos materiales en docenas de proyectos industriales y de investigación. Podemos ofrecer a nuestros clientes tanto aleaciones conocidas, como el acero 42CrMo4 tratable térmicamente, como materiales de nuevo desarrollo, como el acero para herramientas maraging Specialis® de alta resistencia, para la producción de componentes para aplicaciones específicas.
Comparación de materiales listos para la producción en serie
El número de materiales disponibles y cualificados para la impresión 3D industrial de metales es comparativamente bajo. Sin embargo, para seguir industrializando la tecnología, el mercado necesita una mayor selección de materiales que permitan el valor añadido funcional de los procesos de fabricación aditiva para más aplicaciones en todos los sectores.
Cualificación del material
Nivel de preparación tecnológica
La categorización según el nivel de preparación tecnológica (TRL) ayuda a describir de forma transparente el estado de cualificación de un material en comunicación. Con la cualificación inicial, los primeros resultados de rectificado y las propiedades mecánicas, se puede demostrar la procesabilidad básica del material y se alcanza el TRL 3. A partir de ahí, se puede seguir avanzando en la cualificación en las dos fases siguientes hasta que el material esté listo para la producción en serie. En TRL 4-6 "Creación de prototipos y validación", se llevan a cabo optimizaciones y validaciones específicas de la aplicación de la cadena de procesos deseada. En la fase final, "Producción en serie", el material y el proceso se optimizan finalmente con amplias estadísticas para posteriores aplicaciones en serie y se pueden abordar certificaciones específicas de la aplicación para el material, el proceso y el diseño del componente.
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Cualificación inicial
El obstáculo para que las empresas dispongan de nuevos materiales cualificados para la fabricación aditiva suele ser muy alto. En primer lugar, un proveedor debe producir el polvo metálico con la calidad requerida. A continuación, otro socio debe procesar el material en un sistema LPBF e identificar los parámetros adecuados del proceso y la máquina. A menudo, un tercer socio se encarga de analizar y probar las muestras y probetas. Las innumerables interfaces conducen a un alto riesgo financiero y a un largo proyecto de desarrollo sin una estructura y un objetivo claros.
En Rosswag Engineering, es posible atomizar un nuevo material en polvo metálico, realizar estudios de parámetros LPBF y, a continuación, determinar los resultados iniciales relativos a la microestructura y las propiedades mecánicas en el laboratorio en menos de 4 semanas gracias a la cadena de procesos interna e integrada de la empresa. Según el Technology Readiness Level (TRL) desarrollado por la NASA, la cualificación inicial se sitúa en el ámbito de la prueba de capacidad funcional (Nivel 3).
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Validación y creación de prototipos
Una vez demostrada la capacidad básica de procesamiento del material, se optimiza el proceso global para cumplir los requisitos específicos de las posibles aplicaciones finales. Por un lado, la atención se centra en el postprocesado, desde el tratamiento térmico hasta el mecanizado y el acabado superficial adecuado. Por otro lado, los prototipos iniciales y las muestras de ensayo se prueban en otras series de pruebas con respecto a los requisitos específicos de la aplicación.
La transferibilidad a otros sistemas LPBF también es un componente importante en el área del nivel de preparación tecnológica 4-6. El objetivo es lograr la procesabilidad independiente de la máquina del polvo metálico especificado en sistemas de producción comparables mediante la transferencia de los parámetros más importantes de la máquina y el posterior ajuste fino a las características del sistema respectivo.
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Producción en serie
Disponer de un material y un proceso de fabricación listos para la producción es el principal objetivo al final de toda cualificación, pero sólo es el principio. El objetivo principal debe ser establecer una cadena de procesos de AM específica para cada componente. La decisión sobre si la producción en serie debe seguir a cargo de proveedores de servicios como Rosswag Engineering o si el cliente desea incorporar la fabricación aditiva como tecnología clave se toma en función del cliente y de la aplicación. Rosswag también apoya a sus clientes con la transferencia de conocimientos.
Otros componentes para alcanzar el TRL 9 son las certificaciones específicas de la aplicación o de procesos cruzados. Éstas son necesarias, por ejemplo, para componentes presurizados, y pueden llevarse a cabo junto con nuestro socio TÜV Süd. Por último, Rosswag Engineering también utiliza datos determinados experimentalmente para cualificar modelos de materiales para la simulación del proceso de fabricación aditiva mediante el software ANSYS. Esto permite simular toda la cadena del proceso, desde el diseño del componente y la optimización de los parámetros LPBF hasta el tratamiento térmico. Esto nos acerca cada día un poco más a la visión del "gemelo digital".
