Fabrikazio gehigarria
metaletan

Selective Laser Melting (SLM)

Hauts-ohearen fusioa teknologia liderra da prezisio handiko eta geometria konplexuko objektu metalikoen fabrikaziorako.

Hainbat prozesu bidera daitezke erabilitako bero iturriaren (laser izpia edo elektroiak) eta materialaren fusio-graduaren (sinterizatua edo fusioa) arabera.

Metalezko piezen fabrikazioan dagoen prozesurik hedatuena laser bidezko fusio selektiboa deiturikoa da (Selective Laser Melting o SLM). DMLS (Direct Metal Laser Sintering) edo Laser Cusing izenez ere ezaguna.

Prozesua (3D) hiru dimentsioetako modelo baten sorkuntzarekin hasten da, ordenagailuz lagundutako diseinurako (CAD) softwarearen bidez egina. 3D modelo hori STL formatudun fitxategi batean gordetzen da, eta modeloaren hiru angeluko adierazpena da. Ondoren, softwareak fitxategia geruzetan zatitu eta SLM taldera bidaltzen da.

SLM makinaren konfigurazioan, bero iturri batek (laserra) aurrez plataforma baten gainean geruza oso mehe eta uniformetan (3Dan zehaztutakoak) jarritako hauts-ohe bat galdatzen du, piezaren ingurua eta barnekoa sortuz. Eraikuntzarako plataforma hau z ardatzean jaisten da geruza bakoitzaren ondoren, geruzaren beraren lodierako distantzia berean (normalean 25 eta 50 mikra bitartean), eta ekintza hori pieza erabat osatu arte errepikatzen da.

Piezaren osaketaren ondoren, eta bere aplikazioaren arabera, akabera-hobekuntzarako ekintza batzuen edota propietate mekanikoak hobetzeko tratamendu termikoen beharra egon daiteke.

Gaur egun, SLM bidez altzairu herdoilgaitzak, erreminta-altzairuak, titaniozko aleazioak, nikel-aleazioak eta aluminiozko aleazioen gisako materialak prozesa daitezke, besteak beste.

Sarritan %99,9tik gorako dentsitateak lortzen dira, 4-10 μm inguruko gainazal-akabera dutenak. Beraz, teknologia hau oso erabilgarria da oso geometria konplexua duten amaierako piezak eta horma meheak edota ezkutuko hutsuneak nahiz kanalak dituzten estrukturak fabrikatzeko.

Zertan dihardugu gaur egun

  • Hautsaren konposizioak optimizatzea, SLM prozesuaren ezaugarrien arabera.
  • SLM teknologiaren baldintzetara eginiko AD HOC lerrokatzeak garatzea.
  • Prozesuko parametroak optimizatzea, material trinkoa eta akatsik gabea lortzeko.
  • Aurre-prozesaketa etapak: fabrikazio prozesuaren diseinua, euskarri optimoa lortzeko estrategiaren definizioa, orientazio optimoa, etab.
  • EFMn (Elementu Finituen Metodoa) oinarritutako simulazio numerikoko ereduak: prozesuko distortsioak iragartzeko eta kalitatea eta errepikakortasuna ziurtatzeko konpentsaziorako.
  • Propietate mekanikoak zehaztea eta optimizatzea.
  • Prozesatu ondoko etapak: tratamendu termikoak eta gainazalekoak optimizatzea, euskarriak ezabatzea, dimentsio-tolerantziak ziurtatzea, …
  • Kalitatea ziurtatzea: akatsak detektatzeko monitorizazio sistemak garatzea, NDT ikuskapen ez-suntsitzailerako teknikak.
  • Prozesua industrializatzen laguntzea.

Ekipamendu espezifikoa

MCP SLM Realizer 250 (Relatizer-tik aurrera)

  • Urtea: 2007.
  • Sortutako plataformaren neurriak: 250 x 250 x 220 mm.
  • 200 W zuntz laser-a.

SLM 61- SLM 280 HL (SLM Solutions-etik)

  • Urtea: 2014. 2018.urteko fluxu paketearen eguneratzea.
  • Sortutako plataformaren neurriak: 280 x 280 x 350 mm.
  • 400 W zuntz laser-a.

RenAM 500Q (from Renishaw)

  • Urtea: 2018.
  • Sortutako plataformaren neurriak: 250 x 250 x 350 mm.
  • 500 W zuntz laser-a.
  • Fusio bikoitzeko zaintza sistema.

Argitalpenak
eta deskargak

Argitalpenak
2018
A.M. Mancisidor, E. Gil, F. Garciandia, M. San Sebastián, O. Lizaso, M. Escubi.
Stirling engine regenerator based on lattice structures manufactured by selective laser melting. Procedia CIRP, 74, 72-75
2018
A. Iturrioz, E. Gil, F. Garciandia, M.M. Petite, A.M. Mancisidor, M. San Sebastián.
Selective laser melting of AlSi10Mg alloy: influence of heat treatment condition on mechanical properties and microstructure.
2018
I. Setien, M. Chiumenti, S. van der Veen, F. Garciandia, M. San Sebastian, A. Echeverria.
Empirical Methodology to Determine Inherent Strains in Additive Manufacturing. Computers and Mathematics with Applications
2016
A. M. Mancisidor, F. Garciandia, M. San Sebastián, P. Álvarez, J. Díaz, I. Unanue.
Reduction of the Residual Porosity in Parts Manufactured by Selective Laser Melting Using Skywriting and High Focus Offset Strategies
2016
P. Alvarez, J. Ecenarro, I. Setien, M. San Sebastian, A. Echevarria, L. Eciolaza.
Computationally efficient distortion prediction in Powder Bed Fusion Additive Manufacturing

Arrakasta-kasuak

SLM bidez fabrikaturiko fluxua kontrolatzeko eragingailu aktibo optimizatuak UHBR motordun hegazkinentzat

Erronka

Aeronautikarako diseinu berritzailea duten (AFC) fluxua kontrolatzeko eragingailu berrien garapena, etorkizuneko UHBR motorretako fluxua hobetzeko.

Irtenbidea

SLM bidez fabrikaturiko fluxua kontrolatzeko eragingailuak, diseinu optimizatu eta konplexuzkoak, efizientzia handiko hegazkin-motorretako espazio murriztuetan instalatu ahal daitezkeenak.

Kideak / Aliantza estrategikoak

FLOWCAASH (Clean Sky2 Deialdia) proiektuaren barruan egindako garapena, AIRBUS kide izanik.

Fabrikazio gehigarri bidez egindako bloke hidraulikoen ekoizpena

Erronka

SLM bidez egingarri den diseinuaren optimizazioa. Barneko kanalen ibilbidea edota geometriak eraldatuta hobetutako funtzionaltasuna. Pisua gutxitzea.

Irtenbidea

%71ko arintzea lortu da funtzionaltasunik eskaintzen ez duen materiala ezabatuta. Ohikoarekin pareka daitekeen bloke gehigarrien funtzionaltasuna lortu da, material kantitate txikiagoa erabiliz. Bloke hidrauliko gehigarrien bideragarritasuna frogatu da.

Kideak / Aliantza estrategikoak

ADHYBLOCK Y SHOPEN proiektuaren barruan egindako garapena, Eusko Jaurlaritzaren Hazitek deialdiaren bidez finantzaturikoa, HINE kide izanik.

Erronkak

Datozen urteetan aurre egin beharreko erronkak:

Arintzea.
Akatsik gabeko fabrikazioa.
Lantegi digitala.
Fabrikazio malgua.

María San Sebastián doktorea

Erreferentziazko Ikertzailea SLM Fabrikazio Gehigarrian

Ingeniaritza Industrialean Doktorea, Nafarroako Unibertsitatean (2004). Industria eta Materialen Ingeniaria (TECNUN, Nafarroako Unibertsitatea, 2000). Enpresen Administrazioan Masterra, MBA Executive (ESTE, Deustuko Unibertsitatea, 2008). CEIT teknologia zentroan egin zuen doktoretza tesia, nikel-aleazio ezberdinen berotako konformagarritasunaren alorrean, industriako hainbat proiekturen markoan. AMPO S.COOP.-en hasi zuen bere jarduna fusio instalazioen arduradun gisa, ekoizpen jardueratan zentratuz eta I+G proiektuak zuzenduz. 2006tik ikertzaile dihardu LORTEKeko Prozesuen alorrean eta elementu finituen bidezko fabrikazio prozesuen simulazioarekin, karakterizazio mikroestrukturalarekin eta jokabide mekanikoekin, lotura teknologia aurreratuekin eta metalen fabrikazio gehigarriarekin loturiko ikerketa proiektuetan garatu du bere jarduera.