La división Manufacturing Intelligence de Hexagon ha presentado nuevas capacidades en impresión 3D con una nueva tecnología que elimina los costosos ensayos y errores en la producción de piezas metálicas de precisión. El innovador enfoque de compensación avanzada utiliza la compensación de geometría avanzada para garantizar que las piezas metálicas grandes o complejas se deformen en su forma prevista durante el proceso de impresión. Al combinar la simulación de procesos y la compensación de escaneo 3D, las piezas más desafiantes con tolerancias de calidad estrictas se pueden imprimir con éxito con solo un prototipo.

A pesar de su potencial transformador, la fabricación aditiva se ha enfrentado a varias barreras que han ralentizado el ritmo de adopción en aplicaciones críticas para la seguridad y de ingeniería de precisión, como la construcción de maquinaria, la industria aeroespacial y las prótesis médicas, que requieren una alta calidad de superficie, repetibilidad y precisión dimensional. Los complejos procesos físicos de la impresión por fusión de lecho de polvo láser (LPBF) a menudo conducen a inconsistencias, desviaciones y defectos que son de calidad inaceptable para piezas complejas con tolerancias estrictas y críticas.

Los principales fabricantes confían en el software Simufact Additive de Hexagon para predecir distorsiones y contracción con simulaciones precisas, lo que ayuda a eliminar por completo los ensayos de impresión para la mayoría de las precisiones de las piezas con métodos de compensación global. Para piezas con características más complejas, el software VGSTUDIO MAX de la empresa se ha vuelto indispensable para la fabricación aditiva porque sus potentes capacidades de metrología y análisis de escaneo 3D facilitan la compensación de la malla imprimible en función de las desviaciones medidas de un escaneo óptico o CT y abordan las distorsiones localizadas.

Los clientes más exigentes de Hexagon han adoptado un nuevo enfoque llamado Compensación Avanzada para lograr una alta calidad constante, incluso con paredes delgadas que son propensas a pandearse o materiales desafiantes como el titanio o el Inconel. Este proceso híbrido combina la simulación de procesos con la compensación basada en metrología, impresiones de alta calidad aceleradas y logrando perfiles de superficie que están entre el 98 y el 100 % dentro de la tolerancia.

La impresora 3D OEM Additive Industries pudo imprimir un mezclador de escape de motor a reacción de acero inoxidable con una precisión de 0,2 mm con solo un prototipo. Alex Redwood, Jefe de Aplicaciones y Estudios de Aditivos de Additive Industries, explica: "Gracias a Advanced Compensation, imprimimos con éxito un gran componente de acero 316L con una impresionante tolerancia superficial de +/-0,2 mm, a pesar de la distorsión natural de más de 3 mm en construcciones anteriores. Lograr esta precisión requirió solo una construcción de prueba previa, lo que redujo el tiempo, el desperdicio de material y nos permitió reducir la estructura de los soportes al mínimo. Este nivel de control y eficiencia abre nuevas posibilidades para aplicaciones de fabricación aditiva a gran escala".

Este flujo de trabajo ahora está integrado en el software Simufact Additive de Hexagon. Esta experiencia integrada hace que sea accesible para cualquier ingeniero que utilice Simufact Additive, de modo que pueda deformar previamente una pieza para las distorsiones globales mediante la simulación y luego compensar esa misma malla lista para imprimir mediante un escaneo 3D. No se requiere experiencia en metrología porque la compensación basada en metrología utiliza la potente tecnología VGSTUDIO MAX que puede aceptar datos de escaneo 3D imperfectos o incompletos para crear una malla limpia que se transformó del CAD nominal, eliminando una barrera práctica para este importante método de compensación.

Mathieu Perennou, Director de Estrategia Aditiva de Hexagon, comentó: "Si está creando una geometría grande y compleja, la simulación le ahorrará tiempo y dinero, incluso para una pieza única. Pero cuando la simulación por sí sola no es suficiente, hemos hecho que sea mucho más fácil realizar un escaneo óptico en 3D y luego compensar las características problemáticas restantes para que pueda imprimir "bien a la segunda vez".

"Este enfoque basado en datos elimina las conjeturas de la impresión de piezas en lotes pequeños, y se puede ampliar para refinar un proceso para volúmenes más grandes utilizando enfoques de gemelos digitales que tienen en cuenta no solo la geometría, sino también los parámetros de la máquina o el comportamiento del material donde el rendimiento de la pieza es crítico".

Cuestiones materiales

Como socio de los fabricantes globales y sus proveedores, Hexagon tiene la capacidad única de mejorar la calidad de la fabricación aditiva, desde la validación de conceptos de diseño hasta la certificación de piezas. Cuando está en juego la seguridad de un paciente o el rendimiento de una aeronave, puede ser vital comprender la calidad del material. Aquí, las capacidades de análisis de procesos y defectos (PDA) de PBF desarrolladas con Raytheon Technologies permiten a los equipos de aditivos predecir rápidamente el tipo y la ubicación de defectos en las piezas de LPBF dentro de Simufact Additive. Esta información ayuda a los equipos a optimizar los parámetros del proceso para mejorar la calidad y la velocidad, y a reducir el coste y el esfuerzo de la certificación al centrar las pruebas destructivas y no destructivas en las áreas problemáticas.

Un impulsor de la productividad para la fabricación avanzada, VGSTUDIO MAX se utiliza para verificar la calidad de las materias primas en polvo y para validar la estructura interna de las piezas cuando se imprimen. Su clasificación automatizada de características, la experiencia de usuario de alta productividad y la potente visualización en 3D facilitan la realización de análisis de causa raíz, o aseguramiento de la calidad para verificar la calidad de la estructura compleja y las propiedades del metal impreso a partir de los datos de tomografía computarizada, como se ilustra en un avance de ingeniería en implantes médicos personalizados logrado recientemente por el Centro Médico de Tel Aviv. PTC y Hexágono.

La compensación de escaneo avanzada estará disponible para todos los clientes de Simufact Additive en la versión Q1 2025.

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