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Moldes para series directamente del CAD (parte 2)

15/10/2002

Desarrollos recientes en DMLS

El esfuerzo de I+D realizado en el sistema DMLS, en los materiales y en el proceso ha revertido en mejoras sucesivas año tras año desde la introducción de la tecnología. La organización departamental cambió desde finales del año 2000 cuando EOS adquirió el grupo de desarrollo de materiales que formalmente trabajaba para Rapid Product Innovations y Electrolux Rapid Development en Finlandia. EOS-Finlandia fue fundada en diciembre del 2000 y ahora esta firma subsidiaria continúa las actividades de I+D y complementa los recursos de EOS especialmente en la mejora del DMLS.

Desarrollos en el sistema

La primera generación del sistema DMLS se introdujo en el mercado en 1994. La principal área de aplicación era la producción de insertos para moldes prototipo y, habitualmente, para pequeñas series.
La selección de material para este sistema era limitada a polvo basado en bronce (DirectMetal‚). En 1998 una nueva generación de sistemas, EOSINT M250 Xtended, fue introducida al mercado junto con polvo de acero (DirectSteel‚50). El sistema experimentó distintas mejoras en la mecánica, óptica y software. Todos estos nuevos elementos han sido diseñados de manera que pueden ser instalados como actualizaciones en las máquinas antiguas.

Desarrollos en el software

El principio básico del barrido láser es crear primero una línea de contorno del área de la sección transversal (contorneo) y a continuación llenar las áreas internas de este contorno con un barrido vectorial (tramado). El software de proceso de EOS ha sido diseñado de manera que varios parámetros distintos puedan ser cambiados para obtener las propiedades óptimas del material y la mejor precisión. Por ejemplo la velocidad de contorneo y la compensación de contorno puede ajustarse numéricamente para hacer un offset interior en un recorrido de contorno. El offset de contorneo es normalmente la mitad del tamaño de haz efectivo cuando no hay necesidad de hacer pulidos posteriores. Se han desarrollado estrategias de exposición nuevas para el tramado, con el fin de optimizar así la velocidad de procesado y las propiedades del material. Las tensiones térmicas generadas durante el proceso han sido también consideradas y reducidas mediante estas nuevas estrategias. Se dividen las capas en pequeñas áreas (franjas y cuadros) que pueden ser barridas de forma que se controlen los gradientes térmicos y tensiones térmicas introducidas.
Desde junio de este mismo año hay una nueva actualización del software para todos los sistemas EOSINT M nuevos. El PSW M250 v3.0 contiene varios elementos que aumentan el beneficio del cliente. Se trata de un software completamente nuevo que ofrece mejores funcionalidades y facilidad de uso. Es un programa de tipo modular que incluye el programa de control (PSW) así como conexiones para hardware específico del sistema (HWI). Todos los sistemas existentes tipo EOSINT M pueden actualizarse con el nuevo software.

Desarrollos en el material

El proyecto de desarrollo del material que daría origen al polvo comercial DirectSteel‚20 fue completado con éxito a principios del 2001. El nuevo polvo está a disposición de los usuarios de EOS desde el verano del 2001. Las principales características del nuevo polvo DirectSteel‚20 son:
• Tamaño de partícula muy fino que permite que las capas y el sinterizado se realicen de 20mm.
• Distribución de tamaño de partícula óptima para obtener buena densidad y buen comportamiento en el re-capado.
• Composición del polvo optimizada para obtener buenas propiedades en el material (densidad, resistencia y dureza) y especialmente para alcanzar buena precisión dimensional.
• Comportamiento de la fusión y sinterizado bien controlado que permite unas condiciones de proceso más estables.
Las propiedades de las piezas sinterizadas con DirectSteel‚20 son:
• Calidad superficial muy buena comparada con materiales anteriores.
• Resolución y precisión de detalles mejorada.
• Microestructura densa.
Y para los que quieren ser más rápidos, el departamento de I+D de EOS desarrolló un polvo metálico adicional para construir capas de 20mm. DirectMetal‚20 permite velocidades de construcción más rápidas con la misma precisión y resolución de detalles.

Desarrollos en la aplicación

A pesar que la mayor aplicación hasta hoy ha sido la fabricación rápida de utillajes, para moldes de inyección siguen habiendo otras aplicaciones potenciales. Una de ellas es la inyección a presión de aleaciones ligeras como aluminio o magnesio, y resultados prometedores se han obtenido con aleaciones de zinc. Recientemente se han invertido grandes esfuerzos a desarrollar este tipo de aplicación para dar respuesta a las necesidades de diferentes clientes en este campo. EOS ha hecho varios intentos en fundición inyectada junto con sus socios para testear y desarrollar la tecnología que sea exitosa también en fabricación rápida de moldes para producción de piezas de zinc, magnesio y aluminio. En este nivel de desarrollo tecnológico los resultados de los tests de inyección a presión han sido muy prometedores y atestiguan que los moldes hechos mediante DMLS trabajan también en condiciones extremadamente duras de proceso, como las sometidas en inyección no sólo de aluminio sino también de zinc y magnesio. En las pruebas realizadas se han obtenido series alrededor de 500 ciclos para cada material y la calidad de las piezas fundidas ha sido similar a la obtenida con moldes de producción en la mayoría de los casos.
La fabricación rápida de piezas y componentes definitivos (DirectPart‚) para distintos propósitos es también una área de interés creciente, aunque todavía no ha sido ampliamente explotada. Se han llevado a cabo varios proyectos pilotos con éxito, principalmente en el sector de automoción

Conclusiones

La línea a seguir avanzando en fabricación rápida es implementar la tecnología de DMLS en producción para grandes series de inyección, o sea no sólo para prototipos o pequeñas series. Puesto que la calidad de los componentes sinterizados se está mejorando, el área de aplicación donde puede ser utilizada también se incrementa. La tecnología DMLS ya ha sido usada en proyectos de moldeo por inyección comerciales y reales hasta más de 100.000 ciclos. Las limitaciones de la tecnología han sido reducidas por el intenso trabajo de I+D y por tanto, incluso las más exigentes aplicaciones, como la inyección de aluminio, pueden conseguirse ahora mucho mejor que hace uno o dos años. La fabricación directa de componentes, como productos personalizados o individualizados, obras de arte y otros bienes de consumo o industriales, son otros campos que están ganando interés y creciendo considerablemente.

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