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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.

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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

WAAM – DESARROLLO ADDILAN

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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

WAAM – DESARROLLO ADDILAN

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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

info@addilan.com

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