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PABELLÓN 5 – C50
BILBAO EXHIBITION
CENTRE
6 – 8 Junio 2017
Fabricación Aditiva de Alta Tasa de Aporte mediante
Tecnologías de Arco Eléctrico (WAAM)
Dr. Iván Tabernero | ADDILAN Fabricación Aditiva S.L.
PABELLÓN 5 – C50
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6 – 8 Junio 2017
Objetivos de ADDILAN:
1. Desarrollar un sistema de fabricación aditiva de Alta Tasa de Aporte para preformas metálicas que cumplan las exigencias mecánicas requeridas de forma fiable y repetitiva.
2. Ofrecer una alternativa competitiva de fabricación para consumidores y fabricantes de piezas de alto valor añadido de tamaño medio-grande
Líneas de desarrollo de ADDILAN:
– Desarrollo de Proceso
– Caracterización mecánica
– Diseño de Máquina+Sistema de Control
Estrategia de colaboración ADDILAN:
– Colaboración Tecnológica: Universidades, Centros de Formación y Centros Tecnológicos.
– Colaboración con desarrolladores de Tecnologías Complementarias.
– Colaboración con Usuarios Finales
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MAPA FABRICACIÓN ADITIVA METÁLICA
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Sectores objetivo:
– Piezas de tamaño medio-grande de altas exigencias (aeronáutico, utillajes, naval, oil&gas)
Fabricación Aditiva Vs. Forja/Fundición+Mecanizado
– Menor consumo de materia prima
– Menor consumo de energía
– Menor tiempo entre Diseño y Producto Final
WAAM vs. Otras tecnologías aditivas
– Mayor tasa de aporte
– Posibilidad de fabricar piezas/preformas de mayor tamaño.
WAAM – ALTA TASA DE APORTE
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• Actualmente, los procesos basados en Cama de Polvo están enfocados a Pieza Pequeña (<30 dm3) y/o que requieren Alta precisión (<0,1mm) y geometrías complejas
• La industria demanda procesos AM capaces de fabricar piezas de medio y gran tamaño (m3) con tiempos de proceso asumibles Tasas de aporte >5kg/h
• Los procesos basados en EBM+Hilo son capaces de generar piezas de Muy Alta Calidad mediante Sistemas de Alto Coste y Complejidad Antorcha EBM y Cámara de Vacío
• Los procesos AM basados en Arco Eléctrico+Hilo (WAAM) combinan menores costes y altas tasas de aporte (hasta 10kg/h) con precisiones aceptables (±0,5mm) Fabricación de preformas que posteriormente se mecanizarán.
Principales procesos de AM en Métales
Láser+Polvo
©EOS
EBM+Polvo
©Arcam
Láser+Hilo
©Fraunhofer ILT
Arco+Hilo
EBM+Hilo
©Skiacy
©Univ. Cranfield
WAAM – ALTA TASA DE APORTE
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• WAAM: Tecnología de arco eléctrico + Hilo
• Tres procesos en desarrollo:
• GTAW: Calidad Alta; Coaxial (TopTIG®); Ratio de aporte bajo
• GMAW: Coaxial; Low Heat Input (CMT®); Inestabilidad del Arco
• PAW: Calidad Alta; Altos Ratios de Deposición; Estabilidad del Arco; Direccionalidad del Hilo.
• Actualmente, WAAM se está desarrollando en la Universidad de Cranfield (UK), Norsk Titanium Company (Noruega) y RAMLAB (Holanda)
• La Universidad de Cranfield está enfocada al Estudio del Proceso y colabora con partners industriales para alcanzar los Requisitos del Sector Aeronáutico.
• Norsk Titanium ha desarrollado su Propia Tecnología de Plasma y está enfocado en certificar y Vender Preformas de Titanio (TRL8)
• En el puerto de Rotterdam se ha instalado RAMLAB para desarrollar y validar la tecnología en el Sector Naval
©Norsk Titanium
©University of Crandfield
©RAMLAB
WAAM – ALTA TASA DE APORTE
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CINEMÁTICA
• 3+1 ejes
• Recorridos:
X: 1000 mm
Y: 600 mm
Z: 375 mm
• Max. Avance: 3000 mm/min
ALIMENTADOR HILO
• Tasa de Aporte (ф 1,2 mm) Acero: 5 kg/h Ti6Al4V: 2.8 kg/h Inconel© 718: 5.5 kg/h
GENERADOR PLASMA + ANTORCHA (350 A)
CNC (Desarrollado por ONA)
• Control de hasta 8 ejes
• Sincronizado con el generador plasma
• Selección de parámetros (JOBs)
WAAM – DESARROLLO ADDILAN
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OBJETIVO: Poner a punto el banco de ensayos y detectar cuáles son los aspectos a controlar para conseguir un proceso industrialmente repetible.
ENSAYOS DE CORDÓN SIMPLE Y CORDONES SOLAPADOS ERRORES COMUNES
• Falta de Fusión; Sobrecalentamiento; Inestabilidad del Hilo; Surcos; Oxidación; Deformación Excesiva
Estudio de errores&causas comunes
CAUSAS
• Parámetros Incorrectos; Distancia Incorrecta; Posición Incorrecta del Hilo; Caudal Gas ; Energía Excesiva; …
WAAM – DESARROLLO ADDILAN
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PLASMA (350 A) / Fronius CMT®/ TopTIG®
SISTEMA DE CONTROL
• Monitorización de Parámetros
• Diseño Algoritmos de Control
CNC (Desarrollado por ONA)
• Movimiento eje B en continuo
• Interprete de Nube de Puntos
• Control en lazo cerrado
CÁMARA INERTE
• Atmosfera Inerte: Ar; N2; He, Mezclas.
• Sensor Oxigeno-Sensatech Z810
• Avance Máx.: 3000 mm/min
• Concentración O2 < 50 ppm
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500x600x35mm ≈ 85kg
WAAM – DESARROLLO ADDILAN
Curvas y nudos complejos Paredes inclinadas Cruces Aporte de Titanio Grado5
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CMT® 2,5 kg/h
OBJETIVO: Obtener las propiedades mecánicas en diferentes condiciones para establecer valores comparativos entre procesos (Plasma, CMT®,TopTIG®,…)
RESULTADOS
• Ausencia de Porosidades
• Microestructura similar al material base
• Propiedades Mecánicas superiores a la Fundición
• Propiedades Mecánicas cercanas a la Forja
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ADDILAN P1.0 - 2018
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SISTEMA 4.0
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ADDILAN
Colaboración ONA-GMH
Apuesta de dos importantes empresas de Máquina Herramienta por la Fabricación Aditiva (WAAM)
OBJETIVO
Ofrecer un sistema de fabricación aditiva (WAAM) de alta tasa de aporte para piezas grandes, que sea capaz de asegurar las
características mecánicas que estas requieren, con un coste menor que el actual
SECTORES
Fabricantes/Consumidores de Preformas medias-grandes: Altas exigencias, Coste alto de materia prima y/o Series cortas
VENTAJAS
Reducción: Consumo de Material, Consumo Energía y Lead Time
ESTRATEGIA
Control del proceso para asegurar la Calidad y Repetitividad de las piezas
Colaboración con Agentes Tecnológicos, Desarrolladores de Tecnologías Complementarias y Usuarios Finales
ADDILAN FABRICACIÓN ADITIVA, S.L.
Barrio Eguzkitza 1
48200 DURANGO, Vizcaya
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