Impresión de metal en 3D sin estructuras de apoyo

HS Automation ha desarrollado en colaboración con KUKA una célula láser para la fabricación aditiva de metal. El procedimiento de soldadura por láser con el KR IONTEC permite una fabricación rentable y respetuosa con los materiales con piezas de metal complejas.

KUKA Robotics revoluciona la fabricación aditiva de metal de estructuras complejas

Los retos de la industria metalúrgica crecen. Con un nuevo tipo de impresión 3D de metal con una célula de automatización modular, HS Automation y KUKA marcan nuevas pautas. La impresora de metal en 3D combina robots de la familia KR IONTEC con una mesa basculante giratoria que se mueve de forma sincronizada con el brazo del robot conforme a las especificaciones de la pieza de trabajo. Seis lásers de soldadura situados al final del cabezal de presión de Meltio derriten con precisión el hilo suministrado sobre el material de soporte o la pieza de trabajo resultante. La pieza terminada no necesita ser sometida a tratamiento posterior en absoluto o solo mínimamente. Con esta colaboración, los desarrolladores de instalaciones pueden reducir al mínimo los residuos de materiales y los costes de fabricación al tiempo que pueden disfrutar de posibilidades de dise?o casi ilimitadas. Esta tecnología crea herramientas, piezas y formas libres con las características de los materiales del acero inoxidable, el titanio, el inconel y el acero de construcción. La impresión 3D del cobre también será posible pronto, según los expertos.

Esto también permite la impresión 3D de construcciones biónicas y estructuras complejas tal y como se utilizan en la construcción ligera y la construcción de prototipos. Las PYMES se benefician de la rápida fabricación de piezas de repuesto y del ahorro de energía y materiales. El uso de soluciones de software innovadoras como KUKA.CNC hace que la tecnología sea aún más atractiva para las peque?as y medianas empresas. Gracias a KUKA.CNC, las estructuras previamente dise?adas mediante software CAD o sistema CAM ahora pueden desplazarse directamente, sin necesidad de convertir el archivo CAD en KUKA Robot Language (KRL).

El proveedor de servicios de automatización HS Automation se encuentra en Vöhringen, Baden-Württemberg, y colabora con KUKA desde 2017.

?Cómo funciona la impresión 3D de metal con robots KUKA?

En el campo de la fabricación aditiva de metal, las innovaciones surgen cada minuto. El objetivo es producir de forma rentable a partir del tama?o del lote 1, reducir el consumo de material, pero también reducir el tiempo de tratamiento posterior. La empresa experta en automatización HS Automation cumple con estos requisitos de la fabricación moderna en la industria metalúrgica con la célula de soldadura láser 3D.?La impresora 3D suelda capa a capa sobre un portapiezas.?

La tecnología de fabricación aditiva se beneficia de la movilidad espacial del robot y de la mesa basculante.

A diferencia del sinterizado láser, el soporte no se desciende, sino que el brazo del robot mueve el láser de forma sincronizada con la mesa basculante giratoria sobre la que está montado el soporte. DKP-400 V2, desarrollado también por KUKA, posiciona la pieza de trabajo de tal manera que el cabezal de impresión pueda soldar siempre el nuevo material en el lugar correcto. De este modo, el objeto 3D previamente dise?ado crece capa a capa. Las estructuras de apoyo, como las que suelen usarse en la impresión 3D convencional, se vuelven obsoletas, al igual que la gestión del polvo que se produce en otras impresoras láser 3D o en el sinterizado láser de metal. Otra diferencia es la dimensión de las piezas producidas: Las aplicaciones convencionales tienen un tama?o limitado de aprox. 50 x 50?cm. La tecnología de HS Automation también fabrica piezas grandes.

El láser del sistema de impresión 3D de metal aplica capas de 2 mm de espesor.

Oportunidades y posibilidades de la impresión 3D de metal

El uso del robot con absoluta precisión garantiza la exactitud que diferencia la aplicación de la impresión de metal respecto de la competencia existente. "Con la solución de robot ampliamos enormemente las posibilidades de fabricación", explica Rolf Steidinger, director general y director comercial de HS Automation, respecto al potencial de la impresora de metal en 3D. El procedimiento resuelve, por ejemplo, problemas de piezas de repuesto, ya que permite fabricar aquellas piezas que ya no estén disponibles en el mercado.

Cuando una pieza no puede fabricarse de forma convencional, es imprescindible utilizar este dispositivo.

Rolf Steidinger, director general de HS Automation

En piezas de fabricación convencional, el proceso convence por sus costes reducidos y su productividad cuatro veces mayor. La soldadura de deposición por láser reduce tanto el gasto de material como el tiempo de tratamiento posterior en comparación con el fresado o torneado de un bloque de metal completo. El potencial de ahorro es aquí de hasta el 98 por ciento del material. Estos puntos fuertes prueban su eficacia especialmente en la construcción de herramientas, en la construcción de instalaciones especiales o en la fabricación de prototipos. La fabricación, el ensayo y la optimización de los componentes de flujo optimizado, por ejemplo, de los aerogeneradores, se aceleran enormemente.

El director ejecutivo y director comercial, Rolf Steidinger, ve un enorme potencial en la tecnología de impresión 3D de metal.

Ventajas de la fabricación aditiva de metal

La innovadora combinación de robot, mesa basculante y cabezal de impresión láser establece nuevos estándares en la impresión 3D de metal.

Máxima libertad de diseño

La fabricación aditiva de metal es especialmente rentable allí donde se requieren estructuras complejas o objetos de doble pared.
Microestructura óptima

La impresora de metal en 3D construye objetos con un espesor de pared de 2?mm. El dispositivo también fabrica piezas de trabajo de material macizo a partir de metal o aleaciones.
Rentabilidad y sostenibilidad

El proceso convence por una productividad cuatro veces superior y un ahorro de costes del 90?por ciento en comparación con la fabricación convencional.
Uso eficiente de materiales

Los desperdicios metálicos se reducen drásticamente en comparación con el fresado. La impresión 3D funciona sin estructuras de apoyo ni polvo de metal.

Los robots utilizados para la impresión de metal en 3D trabajan en una célula láser que mide 5 x 4 x 4 metros.

Impresión 3D de metal para los sectores del futuro: Electromovilidad y tecnología médica

La precisión de la soldadura de deposición por láser guiada por robot eleva la reconocida aplicación de la impresión de metal a un nuevo nivel. El sistema de robot es capaz, por ejemplo, de fabricar objetos con paredes dobles tales como componentes con canales de refrigeración interiores. El cabezal de impresión, equipado con seis láseres de 200?vatios, es capaz de procesar, además de la impresión de un solo material, dos materiales metálicos diferentes en una sola pieza.

"Se pueden procesar casi todos los materiales: acero inoxidable, titanio, aceros para herramientas, aleaciones de níquel. Meltio, nuestro socio especializado en láser, está trabajando actualmente para imprimir con cobre. Por tanto, su aplicación en proyectos de electromovilidad es una posibilidad cada vez más real en un futuro próximo", pronostica Marc Steidinger.

Marc Steidinger (izq.), el director general, comprueba junto con Lukas Nill, uno de sus empleados, la calidad de la impresión 3D de metal.

El director general de HS Automation, responsable de la dirección técnica del proyecto, pronostica posibles áreas de aplicación especialmente en la producción de piezas de repuesto, en el desarrollo de series y en la tecnología médica. En la construcción de prototipos, los usuarios pueden beneficiarse de la adaptación completamente flexible de los parámetros de presión. En el futuro, las articulaciones artificiales de rodilla fabricadas en titanio y otros implantes médicos se adaptarán individualmente al paciente gracias a la impresión 3D de metal.

Aprovechar las sinergias: HS Automation es socio de colaboración de KUKA desde 2017

Con sus aproximadamente 20 empleados, HS Automation persigue el objetivo de hacer que la automatización sea también productiva para otras peque?as y medianas empresas (PYMES). Rolf Steidinger considera que su empresa es el socio ideal para conseguir que las PYMES alemanas sean más potentes y sostenibles: "Llevamos 24 a?os ayudando a algunos de nuestros clientes en la producción automatizada. Juntos desarrollamos constantemente soluciones viables con los últimos avances tecnológicos".

En el marco de la colaboración con KUKA, iniciada en 2017, las dos empresas aprovechan los puntos fuertes de la otra: acceso directo a retos prácticos, conocimientos técnicos específicos del sector, herramientas de KUKA Robotic Republic y gran experiencia en la aplicación. Los expertos de HS Automation dise?an y construyen líneas de producción completas, desde la carga de la máquina, la alimentación de medidas y el recorte hasta el atornillado o el clavado, pasando por el tronzado automático. También implementan proyectos individuales, como células de soldadura por puntos. Antes de la puesta en servicio, HS Automation también utiliza productos KUKA como KUKA.Sim para garantizar el éxito del proyecto. Con estos productos, los expertos planifican previamente las medidas espaciales, los radios de movimiento y las zonas de seguridad de la instalación.