Fabrikazio gehigarria
metaletan

Metalen jalkitze teknologia (LMD)

Laser bidez metalak jalkitzeko teknologia, Laser Metal Deposition (LMD), energia zuzenean jalkitzeko prozesua da; laser iturri bat erabiltzen da materiala galdatzeko izpi kontzentratu bat sortzeko, izpia iragazki baten bidez dosifikatzen da eta geometria konplexuzko piezen geruzaz geruzako fabrikazio gehigarria ahalbidetzen du, neurri ertainekoak zein handikoak eta jalkitze tasa altua dutenak (2,5 Kg/h izateraino).

LORTEKek hautsezko LMD teknologiaren aldeko apustua egin du, izan ere, material komertzialen aukera zabala eskaintzen du, baita hobetutako aleazio berriena ere, eta prozesu honek material anitzeko piezen nahiz konposizio graduala duten piezen fabrikazioa ahalbidetzen du. LMD prozesuaren abantailen artean, gehitutako energiaren dentsitatea eta laser izpiaren diametroa kontrolatzeko gaitasuna daude, horrela eremuko unitate bakoitzari gehitutako beroa eraginkortasunez kontrolatu eta akatsik gabeko piezak lor daitezke. Bestetik, LMD nahiko prozesu efizientea da, izan ere erantsitako materiala neurri handian galdatzen da (%70-90eko efizientzia) eta beharrezko materiala soilik eransten da zehaztutako guneetan, horrela materialen galera minimizatuz eta amaierako geometriaren oso antzekoak diren piezak lortuz (near-net-shape).

LMD teknologiak piezak egiteko aukera eskaintzeaz gain, balio handiko piezak konpontzeko eta beste prozesu batzuen bidez ekoiztutako osagarriei xehetasunak, “features” deiturikoak, gehitzeko ere erabiltzen da. LMD teknologia eta CNC mekanizatuaren uztarketak aukera berriak eskaini ditu makina hibridoen eta prozesu anitzeko gelaxken fabrikazioan, non fabrikazio gehigarriko prozesuak eta erauzketa prozesuak modu onuragarrian erabiltzen diren azalera-kalitate bikaina duten sektore anitzetako osagarrien fabrikaziorako, turbomakinaria, aeronautika, automozioa, sektore eolikoa, olioa eta gasa esaterako.

LORTEKek materialetan, metalurgian, karakterizazio aurreratuan eta LMD prozesuan duen ezagutzak bezero eta sektore bakoitzarentzat bereziki egindako bideragarritasun ikerketei 360 graduko jarraipena egitea ahalbidetzen du, fabrikazio gehigarri metalikoaren teknologia disruptibo hau zuzen ezartzeko laguntza finantzarioa zein teknologikoa eskainiz.

Zertan dihardugu gaur egun

Prozesatzea

Fe, Co nahiz Ni oinarria duten aleazio berriak tenperatura handietako aplikazioetan erabiliko direnak edota higadura eta neke mekanikoa jasango dutenak.

Simulazioa eta modelatzea

Fenomeno fisiko esanguratsuak ulertzeko prozesua.

Monitorizazioa eta kontrola

Jalkitze prozesuaren optimizazioa ahalbidetuko duten Smart estrategia bidezko prozesuak, bi ekintza lerrotan: on-line eta off-line.

Industrializazioa

Prozesuaren teknologia eta digitalizazioa, 4.0 Industriako filosofiaren ildo berean.

Ekipamendu espezifikoa

LORTEKek hiru laser iturri ditu egoera solidorako: 6kWeko disko bidezko laserra, 3KWeko Nd-YAG laserra eta 1kWeko zuntzezko laserra, eta erdieroale iturri bat: 3kWeko diodo laserra. Uhin luzeren aukera zabal honek hainbat material mota prozesatzea ahalbidetzen du eta baita aplikazio jakin bakoitzerako egokiena den laserra erabiltzea ere. Optika finkoa eta flotatzailea duten hainbat buru ere badauzka, eta horiei esker laser puntua edo helmuga alda daiteke prozesuan zehar, eta kamerarako portuak nahiz on-axis sentsoreak gehitzeko aukera ere eskaintzen dute, urtze-bainua monitorizatzeko zein tenperatura neurtzeko. Laser izpia diametro ezberdinetako zuntz optikoen bidez iristen da burura. Hautsa gehitzeko bi toberako hauts elikatzaile berogarri daude, iragazki mota ezberdinak dituztenak: ardazkideak, hauts fina eta hauts estandarrarentzat eta karburo txertaketadun three-jet iragazkiak, aplikazio ezberdinetarako eta eskaturiko irisgarritasun aplikazioetarako. Ibilbideak sortzeko CAM software anitzak daude jalkitze zuzeneko prozesuetan espezializatuta daudenak, non zinematikaren birtualizazioa eta simulazioak egin daitezkeen.

LMD prozesuetarako bi lan-gune daude eskuragarri, aplikazioak eskatzen duen askatasun mailen arabera:

Hiru ardatzeko eta laugarren ardatza gehi dakiokeen estazio zinematiko kartesiarra

  • Hiru ardatzeko eta laugarren ardatza (plater birakaria) gehi dakiokeen estazio zinematiko kartesiarra, Fagor 8065 kontrola duen CNC (500x500x800 mm) mahaiaz osatua, datuak eskuratzea eta urruneko konektagarritasuna eskaintzen dituena.

LMD gelaxka robotizatua

  • Fanuc ARC Mate 120iC robota duen LMD gelaxka robotizatua, bi ardatzeko Fanuc serboposizionatzaile (mahai birakari) bati indexatua.

Argitalpenak
eta deskargak

Argitalpenak

A. García de la Yedra, M. Pfleger, B. Aramendi, et al.
Online cracking detection by means of optical techniques in laser‐cladding process
Struct Control Health Monit. 2019; 26:e2291. ISSN:1545-2263.

J.C. Zambrano, J.C. Pereira, V. Amigó.
Influence of process parameters and initial microstructure on the oxidation resistance of Ti48Al2Cr2Nb coating obtained by laser metal deposition
Surface & Coatings Technology, 2019 (358) 114-124. ISSN 0257-8972.

J.C. Pereira, A. Echeverría, J.C. Zambrano, C.R.M. Afonso, V. Amigó.
Microstructure assessment at high temperature in NiCoCrAlY overlay coating obtained by laser metal deposition
Journal of Material Research and Technology. 2019; 8(2) 1761–1772. ISSN 2238-7854.

Arrakasta-kasuak

Nozzle Ringentzako alabeen fabrikazioa

Erronka

Nozzle Ringentzako (Turbomakinaria sektoreko) LMD bidezko alabeen fabrikazioa.

Irtenbidea

316L altzairu herdoilgaitzez eta IN718 nikel aleazioz eginiko LMD prozesuaren garapena, “near-net-shape” alabeen fabrikaziorako. BIDEOA IKUSI.

Kideak / Aliantza estrategikoak

ILT, ABB Turbo eta AUTODESKekin lankidetzan garatutako lana, HyProCell proiektuaren esparruan.

IN718 ko (Top Core Vane, TCV) baoak egiteko LMD bidezko fabrikazio gehigarria

Erronka

LMD bidezko fabrikazio gehigarria, IN718ko (Top Core Vane, TCV) baoak egiteko.

Irtenbidea

LMD prozesuaren garapena geruza anitzetako horma meheen fabrikaziorako.

Kideak / Aliantza estrategikoak

ITPrekin lankidetzan garatutakoa, MERLIN proiektuaren esparruan.

Horma mehe eta lerdenen fabrikazioa (80x30x1 mm)

Erronka

Horma mehe eta lerdenen fabrikazioa (80x30x1 mm).

Irtenbidea

LMD prozesuaren garapena, 316L altzairu herdoilezinezko geruza anitzetako horma meheen fabrikaziorako.

Kideak / Aliantza estrategikoak

LORTEKen garatutako lana.

Erronkak

Datozen urteetan aurre egin beharreko erronkak:

Prozesuaren digitalizazioa.
Prozesuaren aldagai anitzeko kontrol estrategien ezarpena.
Prozesuaren egonkortasunerako egiaztatze azkarreko sistemen garapena.

Juan Carlos Pereira doktorea

Erreferentziazko Ikertzailea LMD Fabrikazio gehigarrian eta Cladding laserrean.

Arbitraturiko 14 argitalpen baino gehiago idatzi ditu azken 5 urteetan, gehienak eragin handiko aldizkarietan (Scopus, SCR-JCR). Hainbat aurkezpen egin ditu nazio mailako zein nazioarteko kongresuetan, tenperatura handiko aplikazioetarako MCrAlY laserraren estalduren garapen eta karakterizazioari buruz, eta baita LMD eta SLM prozesuen gida, laserretan oinarritutako prozesuen fabrikazio gehigarriei buruz ere. LORTEKen dihardu 2017tik. Aurretik ikertzaile gisa jardun du Materialen Teknologiaren Institutuan (ITM, Valentzia - Espainia) eta baita Unibertsitateko Irakasle eta Ikertzaile gisa ere Ingeniaritza Fakultateko Materialen eta Fabrikazio Prozesuen departamentuan (UC, Valentzia - Venezuela). Gaur egun, LORTEKen lan egiten du, Laser bidezko Fabrikazio Gehigarriko taldean eta Europa, nazio nahiz eskualde mailako I+G proiektu ezberdinetan parte hartzen du. HYPROCELL (H2020-FoF13-2016) proiektu burua da eta laguntza teknikoa eskaintzen du AMABLE (H2020-FoF12-2017-ICT I4MS) proiektuan.