La pyme Toolgraf AG confa en la tecnologa de impresin 3D en metal EHLA – Impresin 3D

La compaa alemana est implementando actualmente la tecnologa de Depsito de Material Lser de Alta Velocidad Extrema patentada por Fraunhofer ILT

Inventada en Aquisgrn, lanzada en los Pases Bajos, utilizada en China y Turqua; y ahora con xito en Alemania: estamos hablando de Depsito de Material Lser de Alta Velocidad Extrema, o EHLA para abreviar, un proceso patentado y premiado varias veces, desarrollado por el Instituto Fraunhofer de Tecnologa Lser ILT en Aachen. Actualmente, est siendo implementado en Toolcraft AG, uno de los pioneros alemanes ms activos en la impresin metlica en 3D y ubicado en una moderna fbrica de alta tecnologa en Georgensgmnd en Franconia Central. Desde que se fund en 1989, la empresa familiar ha demostrado lo innovadoras que pueden ser las empresas medianas

Sede de Toolcraft AG en Georgensgmnd, cerca de Nuremberg, Alemania. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany / Ralf Baumgarten.

Dado que Toolcraft ha estado posprocesando piezas 3D desde 2005, todo hablaba a favor de que entrara en la fabricacin aditiva. El comienzo de este nuevo mundo ocurri en 2011 cuando compr un sistema de lecho de polvo para la impresin metlica en 3D. Se requiri perseverancia porque la empresa familiar slo proces pedidos por alrededor de 30.000 euros con la primera mquina en los primeros seis meses. Hoy, sin embargo, la compaa informa que sus 13 mquinas de produccin aditiva estn bien utilizadas.

La empresa debe su entrada en la impresin 3D a Christoph Hauck, que se autodenomina un alborotador positivo dentro del tro de directivos. Como ‘Mister 3D Printing’, l vincula a los usuarios, fabricantes e investigadores de la industria de la impresin en 3D a travs de muchos puestos de honor, por ejemplo, como presidente de la junta del Grupo de Trabajo de Fabricacin Aditiva de la VDMA o como uno de los portavoces del Panel de Expertos de Fabricacin de Aditivos en Baviera. Esto tambin ha sido reconocido por grandes empresas como Siemens y Trumpf, con las que la compaa trabaja muy estrechamente en el campo de la fabricacin aditiva (AM).

Los expertos debaten sobre la impresin 3D metlica: el miembro de la junta de Toolcraft Christoph Hauck, y el Dr. Thomas Schopphoven, lder del grupo Depsito de Material Lser en Fraunhofer ILT. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany / Ralf Baumgarten.

Christoph Hauck, miembro de la junta directiva de Toolcraft: “El mensaje de la EHLA a los clientes y a las partes interesadas es claro: denos tareas y comprobaremos su viabilidad y las pondremos en prctica – incluyendo un informe de laboratorio”. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany / Ralf Baumgarten.

El xito demuestra que Toolcraft tiene razn. Hauck no puede dar detalles y nombres porque est obligado a mantener la confidencialidad del cliente. Pero una cosa es segura: los clientes provienen de una amplia gama de industrias como la aviacin, la tecnologa mdica, la energa, la ingeniera mecnica, los semiconductores y la automocin. Adems del gran parque de mquinas en el campo del mecanizado (componentes de precisin, fabricacin de herramientas) y del moldeo por inyeccin de plsticos, la empresa dispone de una enorme gama de sistemas AM para materiales metlicos basados en los procesos de fusin en lecho de polvo con lser LPBF, de deposicin de material lser LMD y de deposicin de material lser de alta velocidad extrema EHLA.

La compaa est particularmente orgullosa de dos sistemas Trumpf, ya que son primicias: la TruPrint 1000 Green Edition de Trumpf y una TruLaser Cell 3000 personalizada. La Green Edition lleva el nmero de serie 001; la TruLaser Cell 3000 es el nico sistema hbrido de EHLA en todo el mundo hasta la fecha. Mientras que la empresa de Franconia Central sigue la tendencia de la electromovilidad con la Green Edition, en la que, entre otras cosas, se sueldan principalmente cobre puro y aleaciones de cobre como CuCr1Zr, el nuevo sistema, hecho a medida para la fabricacin de herramientas, tiene como objetivo cubrir ms lagunas finales en su cartera AM. “Trumpf ha construido para nosotros el ‘jack-of-all trades’ (un mil usos) sobre la base de la TruLaser Cell 3000”, dice Hauck, satisfecho.

Pero, ¿por qu es un ‘jack-of-all trades’? Para entender esto, slo hay que mirar ms profundamente en su interior: la TruLaser Cell 3000 viene de serie con un gran espacio operativo de 800 mm x 600 mm x 353 mm, en el que se puede realizar el corte y la soldadura por lser en dos y tres dimensiones, as como la deposicin de material por lser. El cabezal de trabajo EHLA integrado adicionalmente, que aumenta la velocidad de deposicin anterior de un mximo de 2 a varios cientos de metros por minuto en comparacin con el proceso estndar, acelera la deposicin de material por lser.

Puede utilizarse para depositar muy rpidamente capas con espesores de 0,05 mm a volmenes multicapa con espesores de capa de varios centmetros en componentes simtricos de rotacin. Para ello, el sistema Trumpf fue equipado con un eje A adicional para componentes de hasta 1.490 mm de longitud con un dimetro mximo de 320 mm y un escner de perfil lser 3D retrctil para medir y posicionar las piezas de trabajo sujetadas. “Sin embargo, el uso del escner nos permite hacer mucho ms”, explica el Dr. Thomas Schopphoven, jefe de grupo de Laser Material Deposition en el Fraunhofer ILT. “En combinacin con un software adecuado, los datos geomtricos registrados por el escner pueden utilizarse para planificar automticamente las trayectorias de las herramientas para aplicar el material con la deposicin de material por lser”.

Toolfraf utiliza el EHLA para reparar las reas daadas en los componentes simtricos de rotacin y para recubrirlas. El sistema EHLA ha sido probado en Holanda y China, entre otros, donde aplica proteccin contra la corrosin y el desgaste a cilindros offshore de varios metros de largo. Por ejemplo, el revestimiento de EHLA con revestimientos duros con ligantes metlicos es muy solicitado como alternativa al cromado duro con sustancias cancergenas que contienen cromo (VI), que en muchas reas slo se permiten despus de una autorizacin especial debido a directivas legales como la Directiva de la UE sobre vehculos al final de su vida til y la Directiva sobre restricciones a la utilizacin de determinadas sustancias peligrosas (RoHS).

La deposicin rpida con lser se ha convertido en una opcin viable para muchas industrias, no slo porque puede producir revestimientos ms respetuosos con el medio ambiente, sino tambin porque puede funcionar de manera mucho ms eficiente. El mensaje a los clientes y las partes interesadas es claro: denos tareas, comprobaremos su viabilidad y nos pondremos manos a la obra, incluyendo un informe de laboratorio, dice Hauck. Hay mucho que hacer en el rea de los rodillos, por ejemplo. Los primeros pedidos provienen de fabricantes de mquinas de construccin e impresin, para los cuales la empresa termina las piezas rotativas con EHLA. Pero el pionero de la impresin 3D quiere ms. A menudo se trata de la proteccin contra la corrosin y el desgaste, explica. Pero si tengo que usar carburo caro, no puedo encontrar una solucin hbrida en su lugar? Tambin podra tomar un cuerpo bsico hecho de acero para herramientas y luego terminarlo parcialmente con EHLA con una capa ultrafina de proteccin contra el desgaste. Esta es una de las razones por las que Toolcraft hizo que Trumpf personalizara una mquina que puede manejar varias tecnologas lser.

Un escner de lnea comprueba un recubrimiento. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany / Ralf Baumgarten.

Se puede reducir el costoso tiempo improductivo porque varios empleados de herramientas; aqu Jonathan Krau y Florian Schlund, pueden trabajar en la TruLaser Cell 3000 al mismo tiempo. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany / Ralf Baumgarten.

Una pieza fabricada con EHLA tambin suele requerir un posprocesamiento para conseguir una rugosidad superficial muy baja, por ejemplo, mediante el mecanizado, el rectificado cilndrico o el microtorneado. Mientras experimentaban, los pioneros de la impresin en 3D se sorprendieron al descubrir que a veces basta con volver a pasar la boquilla del EHLA por la superficie, pero con el suministro de polvo metlico apagado. En otras palabras: Toolcraft tambin ha dominado el an joven y nuevo campo de la refundicin lser para mejorar la calidad de la superficie.

Pero, qu piensan los empleados del nuevo multitalento del lser? Jonathan Krau, ingeniero de procesos y director de Sistemas de LMD, se alegra de las nuevas posibilidades de combinar inteligentemente diferentes materiales: Se crean soluciones completamente nuevas que no se podran conseguir de forma convencional. Krau trabaja en estrecha colaboracin con el director de Proyectos de LMD, Florian Schlund, que est fascinado no slo por las posibilidades de reparacin, sino especialmente por los nuevos proyectos hbridos: por ejemplo, soldando dos materiales diferentes en un nuevo componente.

Trabajo en equipo con estilo de ciencia-ficcin: Florian Schlund y Jonathan Krau, de toolcraft, usan respiradores para protegerse de las diminutas partculas de metal en procesos de impresin 3D como el EHLA. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany / Ralf Baumgarten.