Nous processos de fabricació additiva de components metàl·lics

Estructures de formigó d’altes prestacions a partir de materials i tecnologies de disseny i construcció
desembre 31, 2019
Una nova estratègia biomolecular per a millorar la regeneració òssia
desembre 31, 2019
2019

El grup de Processos de Conformat de Materials Metàl·lics (PROCOMAME) i el Centre de Disseny d’Aliatges Lleugers (CDAL) de la UPC han iniciat la seva participació a NEWMAM, un projecte que té per objectiu principal el desenvolupament de nous processos de fabricació additiva (AM, additive manufacturing) de materials metàl·lics, basats en el modelatge per deposició fosa (FDM), per tal de reduir el preu dels components metàl·lics fabricats per AM i facilitar-ne la implantació al sector aeronàutic.

En aquest marc, es treballarà en dues estratègies diferenciades sobre la base de l’aliatge metàl·lic que s’ha d’imprimir. D’una banda, es treballarà en el desenvolupament d’un procés per a la impressió de peces amb superaliatges de base Ni i, de l’altra, i amb un altre tipus de procés, la impressió de peces d’aliatges d’alumini.


 

La fabricació additiva de components aeronàutics amb superaliatges es du a terme mitjançant tecnologies com l’SLM (selective laser melting), que tenen associats un cost elevat i la dificultat de manipulació de la matèria prima en forma de pols. El projecte explorarà una alternativa basada en la utilització d’una impressora d’FDM, amb un cost dos ordres de magnitud inferior al de les impressores per SLM, partint del superaliatge en forma de pèl·lets o granulats compostos de pols metàl·lica de l’aliatge d’interès i un lligant polimèric que actuarà de vehicle durant la impressió. Aquest plantejament presenta l’avantatge que no requereix temperatures elevades per poder imprimir i, a més a més, existeix la matèria primera de forma comercial, ja que el material és el mateix que es fa servir per als processos MIM (metal injection molding). Les peces impreses s’hauran de sotmetre a etapes posteriors d’eliminació del polímer i de sinterització.

La impressió d’aliatges d’alumini implicarà el desenvolupament d’un sistema d’impressió basat en el concepte de les impressores per extrusió de pastes que s’utilitzen en polímers, suspensions de ceràmica o impressió d’aliments, però que podrà treballar a temperatures properes als 600 oC, aproximadament. El material que s’ha d’extrudir tindrà forma de barres i una microestructura dissenyada específicament per minimitzar les temperatures i esforços d’impressió i millorar les propietats de les peces impreses a partir d’aquest sistema. Per aquest motiu, el desenvolupament del sistema per a la impressió d’aliatges d’alumini requerirà tasques d’optimització del material de partida, en especial de caracterització de la reologia del material, a més a més de la determinació de la finestra de processament.

El projecte està fiançat pel Pla estatal de recerca científica i tècnica i d'innovació 2017-2020, dintre del Programa estatal d'R+D+I orientada als reptes de la societat . Té un pressupost de 157.000 euros i finalitzarà el 2021.