Metalen fabrikazio gehigarria gero eta gehiago erabiltzen den fabrikazio-prozesua da. 1980. urtean ateratako lehen patentetik izugarri eboluzionatu eta hazi da.
Fabrikazio gehigarria (FG) 3D eredu batetik abiatuz materiala geruzaz-geruza gehitzean oinarritzen da eta bere aldaera nagusiak bi dira. Alde batetik, Hauts-Ohearen Fusioa (HOF edo ingelesez PBF) eta, bestetik, Zuzeneko Energia Gehikuntza (ZEG edo ingelesez DED). PBF prozesua hauts-geruza ezberdinetan intereseko guneen fusio selektiboan oinarritzen da, helburua ia % 100eko dentsitatea duten pieza konplexuak hutsetik hasita sortzea izanik. DED prozesuetan, aldiz, pieza hutsetik sortzen hasi beharrean, materiala oinarri baten gainean gehitzen da. Horregatik, bigarren aldaera hau, kalteturiko piezak konpontzera, estaldurak sortzera edota piezei xehetasunak gehitzera bideratzen da orokorrean.
DED prozesuen artean hedatuena energia-iturri bezala laserra eta material gehigarritzat hautsa erabiltzen duen Laser bidezko Zuzeneko Energia-Gehikuntza prozesua da (ingelesez Laser Directed Energy Deposition izenekin ezaguna).
Aldaera horretan, irudian ageri denez, laser-izpia pitarekiko ardazkide ateratzen da eta laserraren eta hauts gehigarriaren arteko elkarketa gertatzen den gunean, hau da, distantzia fokalean, oinarriko materiala urtuz galda bainua sortzen da bertan hauts-partikulak injektatzen direlarik. Aldi berean, pitaren eta piezaren arteko mugimendu erlatiboari esker gertatzen den hozketaren ondorioz, galda-bainua solidotu egiten da, kordoi solido bat sortuz. Behin galda-bainua solidotuta, oinarriko materialaren eta gehitutako materialaren artean lotura metalurgiko sendoa lortzen da, pieza eta pitaren mugimendu erlatiboarekin itxura hartzen du. Horrela, nahi diren formako kordoiak sortu daitezke eta prozesu hori geruzaz geruza errepikatuz, helburu den hiru dimentsioko geometria lortzen da.
Geruzaz-geruza eraikitzeko askatasunak, pieza konplexuak eta pertsonalizatuak fabrikatzea ahalbidetzen dio FGari erreminta edo tresneria berezien behar izanik gabe. Hori dela eta, prozesu horren aplikazio gehienek, pisu-murrizpena edo diseinu-askatasuna bilatzen dute. Halaber, FG bidez posible da ohiko fabrikazio-prozesuekin lortu ezin diren geometria konplexu eta osagaiak ekoiztea. Horregatik, FGaren aplikazio-sektore nagusiak medikoa, aeronautikoa, industriala eta kontsumokoa dira. Hala ere, industria aeronautikoan eta aeroespazialean ohiko fabrikazio prozesu gisa erabiltzeko azterketa eta egiaztapen ugari falta zaizkion prozesua da, oro har aurkezten dituen propietate mekaniko aldakorrengatik. Beraz, teknologia honen egiaztatze-prozesuetan lan gehiago egitea beharrezkoa da.
Hori dela eta, DED prozesuak aeronautikan asko erabiltzen den forja-prozesuarekin hibridatzea posible den aztertzea oso interesgarria da. Forja bidez propietate mekaniko apartak baina geometria konplexutasun mugatuko piezak fabrikatu daitezke. Horregatik, helburu diren osagaiak lortzeko forjatutako piezek mekanizazio prozesu luzeak jasan beharrean, pieza sinpleak forjatu eta xehetasunak L-DED bidez gehitu daitezke. Bestalde, hibridazio-prozesuan erabilitako materiala Inconel 718a da, zeina industria aeronautikoan ohikoa den. Gainera, material horrekin mekanizatzeko zailtasunak izatea arrunta da.
Forja eta L-DED prozesuak hibridatzeko, lehenik eta behin forjaturiko Inconel 718 oinarri gainean Inconel 718 hautsa L-DED bidez gehitzeko erabili beharreko parametro optimoak definitu behar dira. Horretarako, prozesu mota horretan eragin handiena duten laserraren potentzia, hauts-emaria eta pitaren aitzinapen-abiadura optimizatzea beharrezkoa da. Bestalde, fabrikazio optimoa aukeratzeko lehenengo kordoi bakunak, jarraian geruzak edo gainjartzeak eta azkenik kubo bat eraikitzen dira. Amaitzeko, Inconel 718arentzat ohiko bero-tratamenduaren ostean propietate mekaniko egokiak bermatzeko trakzio-entsegua egiten da, FGak forjak baino propietate ahulagoak eskaintzen dituela ondorioztatuz.
Artikuluaren fitxa:
- Aldizkaria: Ekaia
- Zenbakia: 44
- Artikuluaren izena: Fabrikazio gehigarriaren eta forjaren hibridazioa sektore aeronautikorako Inconel 718 piezen fabrikazio eraginkorrerako
- Laburpena: Lan honetan Inconel 718 piezen fabrikazio-prozedura eraginkorragoa posible ote den aztertzeko lehen urratsak eman dira, batez ere etorkizunean sektore aeronautikoan erabiltzeko. Forja prozesuak propietate mekaniko oso onak eskaintzen ditu, baina geometria-konplexutasun mugatua dauka. Aldiz, fabrikazio gehigarriak diseinu-askatasun handia ematen du, baina prozesu honekin fabrikaturiko piezen portaeraren inguruan ziurgabetasuna handiagoa da. Hortaz, lan honetan bi prozesu horien arteko hibridazioa aztertu da, prozesu bakoitzaren alderdi ahulei aurre egiteko asmoz. Zehazki, fabrikazio gehigarriaren barneko Laser bidezko Zuzeneko Energia Gehikuntza (L-ZEG) —ingelesez L-DED— teknologia erabili da, materiala desira den gunean gehitzeko aukera eskaintzen duelako eta, beraz, hibridaziorako prozesu egokia delako. Ikerlan honetan, lehendabizi forjaturiko Inconel 718 oinarriaren gainean L-DED bidez xehetasunak gehitzeko parametro optimoak zehaztu dira. Honela, loturaren kalitatea analisi metalografiko bidez baieztatu da. Bigarren pauso batean, trakzioko saiakuntza bidez, fabrikazio-prozesu bien arteko lotura mekanikoa egokia dela ikusi da eta bi prozesuen hibridazioa bideragarria dela ondorioztatu da.
- Egileak: Oier Barrenetxea, Oihane Murua, Jon Iñaki Arrizubieta, Aitzol Lamikiz eta Eneko Ukar
- Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
- ISSN: 0214-9001
- eISSN: 2444-3255
- Orrialdeak: 353-369
- DOI: 10.1387/ekaia.23771
Egileez:
Oier Barrenetxea, Oihane Murua, Jon Iñaki Arrizubieta, Aitzol Lamikiz eta Eneko Ukar UPV/EHUko Bilboko Ingeniaritza Eskolako Mekanika Saileko ikertzaileak dira.
Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.
