¿Por qué las piezas aeroespaciales complejas son perfectas para la impresión 3D?

Las piezas aeroespaciales complejas con canales internos, estructuras reticulares y topología-geometría optimizada a menudo llevan el mecanizado CNC tradicional al límite - alto desperdicio de material, múltiples configuraciones, largos plazos de entrega y diseños que se ven comprometidos o se vuelven prohibitivamente costosos. Esta guía explica por qué Impresión 3D de aleaciones de aluminioa través de la fusión selectiva por láser (SLM) se ha convertido en una solución práctica para producir componentes metálicos impresos en 3D en estas situaciones. Cubre las limitaciones reales del mecanizado convencional, cómo funciona SLM y la libertad de diseño que permite, por qué AlSi10Mg es líder en aplicaciones aeroespaciales, propiedades mecánicas típicas, un ejemplo de caso del mundo real-, comparaciones claras de costo y tiempo de entrega, y las condiciones específicas bajo las cuales la impresión 3D en metal supera al CNC.

El CNC sigue siendo excelente para muchas piezas. Sin embargo, en geometrías aeroespaciales muy complejas, los inconvenientes resultan evidentes:

El acceso a herramientas limita las funciones internas. Los canales profundos o celosías cerradas suelen obligar a dividir la pieza y posteriormente ensamblarla.

Son comunes relaciones de compra-por-vuelo de 10:1 a 20:1. En la práctica, esto significa que entre el 85% y el 95% de la palanquilla se convierte en astillas.

Varias configuraciones aumentan tanto el costo como el riesgo de acumulación de tolerancia-.

Los plazos de entrega se alargan cuando se acumulan la programación, los accesorios y las operaciones secuenciales.

Cuando la geometría misma lucha contra el proceso, el proyecto se rediseña alrededor de los límites de fabricación o se vuelve innecesariamente costoso.

La fusión selectiva por láser construye la pieza capa por capa a partir de polvo metálico. Un láser de alta-potencia funde completamente el polvo según los datos CAD cortados. El polvo no utilizado se recupera, por lo que la utilización del material es mucho mayor que con los métodos sustractivos.

Las ventajas prácticas aparecen rápidamente:

Los canales internos de refrigeración o fluidos se pueden colocar exactamente donde el rendimiento los requiere.

Las secciones sólidas se pueden reemplazar con estructuras de celosía o giroides que mantienen la rigidez mientras cortan la masa.

Los conjuntos a menudo se pueden consolidar en una sola pieza, eliminando sujetadores y posibles vías de fuga.

Éstas son las razones por las que los ingenieros buscan cada vez más un expertoPrototipos de impresión 3D SLMfábrica cuando la geometría de la pieza es la restricción principal.

AlSi10Mg sigue siendo la aleación más utilizada para la mayoría de las aplicaciones aeroespaciales de impresión 3D de aleaciones de aluminio. Ofrece una sólida combinación de relación resistencia-a-peso, conductividad térmica y capacidad de impresión.

Propiedades mecánicas típicas de SLM AlSi10Mg

El rendimiento ante la fatiga es adecuado para muchas estructuras y soportes secundarios cuando el control del proceso y el pos-procesamiento se manejan correctamente. Los marcos de certificación de la NASA, EASA y asociaciones industriales continúan madurando, brindando a los fabricantes calificados un camino más claro para el uso aeroespacial.

Un cliente aeroespacial reciente acudió a nosotros con un componente estructural de aluminio que incluía elementos de celosía interna y canales conformes. Los presupuestos de mecanizado tradicionales mostraban largos plazos de entrega y un elevado desperdicio de material. El diseño habría requerido múltiples configuraciones y aún conllevaría riesgo de desguace.

Produjimos la pieza en AlSi10Mg usando SLM. Resultados:

Producción de forma-casi-neta-con una sola construcción en lugar de mecanizado con múltiples-configuraciones

El plazo de entrega se redujo de unas 7 a 9 semanas (ruta CNC) a aproximadamente 2,5 semanas, incluido el pos-procesamiento y la inspección.

Reducción de peso notable gracias al diseño de celosía que no habría sido práctico de mecanizar

Alto rendimiento en la primera-pasada tras el tratamiento térmico y el acabado estándar

El cliente pasó de las discusiones de rediseño al hardware funcional sin forzar grandes concesiones en la geometría original. Este es el resultado práctico que la mayoría de los equipos buscan cuando buscan una solución confiable.Componentes metálicos impresos en 3Dfabricante.

La impresión 3D en metal no es automáticamente mejor ni más barata. Funciona mejor en condiciones específicas. La siguiente comparación refleja resultados típicos que vemos en geometrías aeroespaciales complejas:

CNC vs SLM para piezas aeroespaciales complejas

Las piezas prismáticas simples en volúmenes mayores todavía prefieren el CNC. Los enfoques híbridos - que imprimen una forma y un acabado casi-netos-mecanizan solo las superficies críticas - suelen ofrecer el mejor resultado general.

Si tiene una pieza compleja que está causando problemas con los proveedores actuales, envíe el dibujo. Le daremos una evaluación directa de si el aluminio SLM es la mejor ruta - que abarca la capacidad de fabricación, las propiedades esperadas, el tiempo de entrega y el costo - sin optimismo innecesario.

Sunhingstones se centra en componentes metálicos impresos en 3D para aplicaciones aeroespaciales y otras aplicaciones exigentes. Contáctenos cuando la geometría en sí sea la principal limitación.