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Laserauftragschweißen als additives Fertigungsverfahren

Láser cladding (LMD)

El láser cladding es un procedimiento de producción generativo de metales. La designación internacional suele ser "Laser Metal Deposition", abreviada como LMD. También se habla de "Direct Metal Deposition" (DMD) o "Direct Energy Deposition" (DED). El proceso es simple, el láser crea un baño de fusión en la superficie del componente. El polvo metálico se introduce automáticamente a través de una boquilla. Se forman costuras de soldadura, que dan lugar a estructuras en cuerpos base existentes o a componentes enteros. El proceso se utiliza en industrias como la aeroespacial, la de tecnología energética, la petroquímica, la del automóvil y la de tecnología médica. Los clientes de TRUMPF se benefician de la amplia gama de láseres y dispositivos láser, así como de los conocimientos técnicos de procesos y los servicios para las más diversas aplicaciones. Por ejemplo, la tecnología de láser cladding también puede combinarse con la soldadura o el corte por láser.

Mayores tasas de acumulación

El láser cladding produce estructuras gruesas y muy finas, ambas con altas tasas de acumulación en comparación con otros procesos generativos.

Variedad de materiales

En el procedimieno pueden estar activos varios contenedores de polvo; a partir de estos, se pueden desarrollar aleaciones propias según sea necesario. Combinando diferentes materiales se crean las estructuras sándwich.

Flexibilidad

El láser cladding permite aplicar estructuras 3D a superficies irregulares existentes y, por lo tanto, realizar fácilmente cambios de geometría.

Cambio de material sencillo

El láser cladding permite cambiar fácilmente entre diferentes materiales en un solo proceso de trabajo.

El proceso del láser cladding explicado brevemente

Verfahrensskizze Laser Metal Deposition

En primer lugar, el rayo láser calienta la pieza de trabajo localmente y crea un baño de fusión. Desde una boquilla en la óptica para el procesado, se pulveriza polvo metálico fino directamente en el baño de fusión. Allí se funde y se combina con el material base. Queda una capa de entre 0,2 y 1 mm de espesor. Si es necesario, se pueden apilar varias capas una encima de la otra. Como gas protector se utiliza muy a menudo el argón. Para aplicar líneas, superficies y formas, la óptica para el procesado se desplaza controlada automáticamente sobre la pieza de trabajo. La unidad sensora inteligente garantiza que el espesor de la capa sea siempre uniforme en todas partes.

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Los campos de aplicación, tan polifacéticos como la propia tecnología

Láser cladding, es más que impresión 3D. Los múltiples campos de aplicación de este innovador procedimiento de producción abarcan desde el recubrimiento y la reparación de componentes hasta los procesos de unión, como el puenteado de ranuras y la generación de componentes completos con total libertad creativa.

EHLA, recubrimiento con altas velocidades de proceso

Das EHLA-Verfahren beschleunigt das Laserauftragsschweißen nochmals erheblich, daher auch die Bezeichnung „Extremes Hochgeschwindigkeitslaserauftragschweißen“ (EHLA). Denn der pulverförmige Zusatzwerkstoff trifft bereits oberhalb des Schmelzbades auf das Laserlicht, das es noch auf dem Weg zum Bauteil bis nahe an den Schmelzpunkt erhitzt. Die Partikel schmelzen deshalb schneller im Schmelzbad, die Energie wird viel effizienter genutzt . So schafft das EHLA-Verfahren Flächenraten von über 250 Quadratzentimetern pro Minute. Im Vergleich zum „normalen“ Laserauftragschweißen ist dies eine beachtliche Steigerung, da dieses bis zu 40 Quadratzentimeter pro Minute schafft. Außerdem lassen sich weit dünnere Schichten von 30 bis 300 µm Dicke realisieren. TRUMPF konnte das vom Fraunhofer Institut für Laser Technologie entwickelte und patentierte Verfahren bereits in die Serienproduktion überführen.

Recubrimiento, una larga vida útil

Para reforzar localmente o adaptar geométricamente los componentes, se pueden aplicar simplemente estructuras por láser cladding. El componente subyacente puede estar hecho de materiales menos costosos. Con una capa protectora contra la corrosión o el desgaste, los componentes se mejoran y se protegen contra el deterioro mecánico o químico. En comparación con los procesos convencionales, como la soldadura por arco transferido por plasma o la pulverización térmica, durante el láser cladding, la pieza de trabajo solo está expuesta a bajas cargas térmicas, por lo que el riesgo de deformación, etc., es bajo. Además, el láser cladding es mucho más rentable gracias a un alto grado de automatización y una buena reproducibilidad.

Generar, libertad de forma

El láser cladding permite una amplia libertad de diseño en la producción individual de componentes, especialmente en comparación con los moldes genéricos. Con la ayuda del láser cladding con material adicional, se pueden crear estructuras completamente nuevas o modificar la forma y la estructura de la superficie de los componentes existentes. Incluso los componentes de formato grande que no encajan en el espacio de construcción de una impresora 3D se pueden generar completamente de esta manera.

Reparación, utilizar en lugar de desechar

Los componentes caros con altos costes de producción pueden repararse fácilmente mediante láser cladding con material adicional, de modo que la pieza o la herramienta vuelva a funcionar rápidamente a pleno rendimiento. De este modo, no solo ahorrará tiempo en los largos plazos de adquisición y entrega, sino también dinero. Para materiales caros como las aleaciones especiales a base de níquel, es mucho más económico reparar un componente que comprarlo completamente nuevo. También se pueden implementar cambios en el diseño del componente. El láser cladding genera bajas cargas térmicas y es muy preciso en comparación con procesos alternativos como el patching, en el que se aplican chapas metálicas a las zonas defectuosas, la soldadura por arco transferido por plasma o la soldadura WIG/TIG clásica. El láser cladding garantiza una excelente reproducibilidad.

Soldadura con material adicional: adiós a las ranuras

El láser cladding con material adicional también es adecuado como procedimiento de unión para soldar componentes que no están optimizados para la soldadura por láser. Gracias al láser cladding, se pueden puentear grandes ranuras y soldar los componentes de forma estanca sin necesidad de realizar largos trabajos de preparación. El láser cladding produce costuras homogéneas y apretadas que normalmente requieren poco mecanizado de acabado. El suministro de polvo coaxial también hace que el proceso de unión sea tridimensional e independiente de la dirección en comparación con la soldadura de hilo. Además, el láser cladding se puede utilizar para unir diferentes materiales como el acero y el aluminio fundido, por ejemplo, para unir baterías para motores eléctricos.

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