Fabrikazio-gehigarriko WAAM teknologia

Eider Aldalur, Asier Panfilo, Alfredo Suárez, Jone M. Ugartemendia

Fabrikazio-gehigarria geruzaz-geruza piezak eratzean oinarritzen den produkzio kontzeptu berria da. Fabrikazio-gehigarriaren barneko teknikek duten izaera dela eta, orain artean fabrikazio-teknika tradizionalek inposatutako diseinu mugak gainditzea ahalbidetzen dute. Material mota anitzetan lan egin dezaketen arren, lan honetan material metalikoetan oinarritutako fabrikazio-gehigarriko teknikak azalduko dira, hala nola, hauts-ohearen fusioa (Power Bed Fusion, PBF) eta energiaren ezartze zuzena (Direct Energy Deposition, DED). Azken teknologia honen barnean bi sistema bereizten dira elikatzen den materialaren formatuaren arabera, hauts elikatzedun deposizioa eta hari elikatzedun deposizioa. Hari elikatzedun deposizioaren barnean arku eta hari bidezko fabrikazio gehigarrian (ingelesez, Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)) arreta berezia ezarriko da erakusten dituen abantailak direla eta.

WAAMak konplexutasun ertain eta baxuko tamaina handiko geometrien fabrikazioa ahalbideratzen du, lortzen den materialaren ezarpen-tasa altua baita, materialaren arabera 1 eta 10 kg/h artekoa. Gainera, WAAM teknologiaren bidez soldagarria den edozein materialetan fabrika daitezke piezak. Normalean, soldadura konbentzionalerako erabiltzen diren hari metalikoak izaten dira prozesu honetako lehengaiak eta hari hauek material anitzetan aurki daitezke. Bestalde, lehengai gisa hari metalikoak erabiltzeak baditu zenbait onura. Izan ere, kilogramoko materialaren prezioa hari formatuan hauts formatuan baino askoz ere merkeagoa da ingeniaritzako zenbait materialetan eta hautsen gestiorako sistema konplexuen beharra ezabatzen da. Gainera, teknologia konbentzionalen aldean WAAM teknologiak erabilitako material kantitatea murrizten du, soilik behar den lekuan behar den material kantitatea ezartzen baitu.

Bero-iturriaren arabera hiru WAAM prozesu mota bereizten dira: Arku Bidezko Gas Metal Soldadura (Gas Metal Arc Welding, GMAW), Arku Bidezko Gas Tungsteno Soldadura (Gas Tungsten Arc Welding, GTAW) eta Plasma Bidezko Soldadura (Plasma Arc Welding, PAW). GMAW teknologiak elektrodo suntsikorra du, hau da, elikatzen den haria bera da elektrodoa. Beste bi teknologietan, aldiz, elektrodoa iraunkorra da (gehienetan tungstenozkoa), ez da kontsumitzen eta haria independenteki elikatzen da, haria-elikatzeko sistema baten bidez. GMAW teknologiak ezarpen-tasa altuagoak eskaintzen ditu, baina arku elektriko ezegonkorra eta zipriztinak sor ditzake. Hala, lan honetan GMAW teknologian oinarritutako WAAM prozesua aztertzen da eta erabilitako ekipamenduaren zehaztasunak ematen dira. Gainera, aplikazio eremu bakoitzeko teknologia hau erabiltzen duen adibide industrial erreal bat azalduko da. Fabrikazio zuzenean, 5356 aluminio aleazioan topologikoki optimizatutako diseinua duen dorrearen fabrikazioa azalduko da, diseinu originalarekin alderatuta %31ko pisu aurrezkia lortuz. Fabrikazio ez zuzenean, ER70S-6 altzairuan tamaina handiko molde baten fabrikazio aipatuko da. Azkenik, konponketei dagokienez, H13 altzairuzko molde higatu bat WAAM teknologiaren bidez nola konpondu den azalduko da.

Hau guztia kontuan izanda, ondoriozta daiteke WAAM teknologia etorkizun handia izan dezakeen fabrikazio-gehigarriko tekniketako bat dela. Izan ere, teknika honek ezarpen-tasa altuak lortzen ditu ingeniaritzako material metaliko anitzetan eta beraz, tamaina ertain-handiko piezen fabrikaziorako oso egokia da. Gainera, fabrikazio-teknika tradizionalekin alderatuz diseinu mugak zabal daitezke eta erabiltzen den material kantitatea murriztu, material erabilera efizientzia handituz. Hala, artikulu honetan zehaztu diren aplikaziotan ikus daitekeen bezala, WAAM teknologiak hainbat sektore industrialen birmoldaketa suposatuko duela uste da.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: Ekaia 40
• Artikuluaren izena: Hari metalikoetan eta arku elektrikoan oinarritutako fabrikazio-gehigarriko WAAM teknologiaren oinarriak eta aplikazioak.
• Laburpena: Fabrikazio-gehigarria geruzaz geruza piezak eratzean oinarritzen den produkzio-kontzeptu berria da. Fabrikazio-gehigarriaren barneko teknikek duten izaera dela eta, orain artean fabrikazio-teknika tradizionalek inposatutako diseinu-mugak gainditzea ahalbidetzen dute. Material mota anitzetan lan egin dezaketen arren, lan honetan material metalikoetan oinarritutako fabrikazio-gehigarriko teknikak azalduko dira. Horien artetik, arku eta hari bidezko fabrikazio gehigarrian (ingelesez, Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)) arreta berezia ezarriko da, erakusten dituen abantailak direla eta. Lan honen helburu nagusia WAAM teknologia metalen fabrikazio-gehigarriaren barruan kokatzea da, teknologia honen deskribapena eginez eta hark industrian dituen hainbat aplikazio azalduz.
• Egileak: Eider Aldalur, Asier Panfilo, Alfredo Suárez, Jone M. Ugartemendia
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 345-360
• DOI: 10.1387/ekaia.22367

Egileez:

Eider Aldalur eta Alfredo Suárez TECNALIAko ikertzaileak dira. Asier Panfilo eta Jone M. Ugartemendia UPV/EHUko Bilboko Ingeniaritza Eskolako Meatze Metalurgia Ingeniaritza eta Materialen Zientzia Saileko ikertzaileak dira.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.