TRUPRINT 5000 DE TRUMPF: AUTOMATIZACIÓN Y REDUCCIÓN DEL TRABAJO MANUAL EN LA IMPRESIÓN EN 3D

La empresa de alta tecnología TRUMPF presentará próximamente sus soluciones de automatización para la impresión 3D en el sistema TruPrint 5000 en la Formnext de Frankfurt. Además, los expertos mostrarán cómo se puede utilizar el Powder Bed Monitoring, es decir, el control de la “fusión de lecho de polvo” y de la masa fundida para controlar la calidad durante el proceso de impresión. De este modo, TRUMPF se acerca considerablemente a su objetivo de una producción totalmente automatizada con impresión en 3D y amplía aún más su competencia en la impresión en serie.

Hasta ahora la impresión en 3D no se había podido integrar en una cadena de procesos automatizada. Los sistemas estaban ubicados fuera de la línea de producción y los operarios los manejaban de forma manual. Sin embargo, para la producción en serie automatizada conviene reducir las actividades manuales, ya que de lo contrario la producción conlleva demasiado tiempo y las piezas no se pueden reproducir sin fluctuaciones de calidad. Por este motivo, TRUMPF ha automatizado en un primer paso los procesos dentro de la planta. "Esto es necesario para integrar a largo plazo los pasos de trabajo previos y posteriores", afirma Tobias Baur, Director de Impresión 3D de TRUMPF. Las nuevas soluciones están orientadas principalmente al inicio del proceso, dado que es aquí donde se requieren muchas actividades manuales.

Como todos los equipos de la serie TruPrint, la TruPrint 5000 se basa en la tecnología Laser Metal Fusion (LMF). El sistema funciona con el principio de multiláser, en el que tres láseres funden simultáneamente la geometría de las piezas en el lecho de polvo. Gracias a este importante precalentamiento de hasta 500 grados centígrados, se pueden procesar materiales resistentes al calor, como los aceros con contenido de carbono. Además, aumenta la calidad del mecanizado de materiales como el titanio, ya que se reducen tensiones en las piezas y se requieren menos trabajos de rectificación.

En la Formnext, TRUMPF presentará un nuevo proceso para la manipulación automatizada de las tapas de los cilindros de construcción y de almacenamiento. Para garantizar la máxima seguridad la TruPrint 5000 está equipada con el "principio de doble tapa". Una tapa en la cámara de proceso asegura la conservación de la atmósfera de gas protector después de la presión para el siguiente trabajo de construcción. La segunda tapa se encarga de que no se pierda polvo durante el transporte. El operario tendría que quitar ambas tapas a mano y volver a colocarlas después de la impresión. "Con un precalentamiento de hasta 500 grados centígrados esto lleva mucho tiempo, ya que el espacio de instalación tiene que enfriarse primero", explica el señor Baur.

Con la TruPrint 5000 este paso del proceso lo realiza el propio sistema. En el cilindro de construcción, el revestidor, que extiende el polvo en el espacio de instalación durante la impresión, cambia su medio de aplicación por un carro desarrollado por TRUMPF. Aquí se inserta una pieza sobre la que permanecen las tapas en cuanto el revestidor pasa por encima. Los desarrolladores de TRUMPF han previsto una posición de almacenamiento en el borde del espacio de instalación para las propias tapas. Los cilindros de almacenamiento se desplazan automáticamente hacia arriba y sus tapas se quedan en el techo de la cámara de proceso. Dado que se encuentran fuera del campo de escaneo del láser, pueden permanecer aquí hasta el final del proceso.

La automatización también garantiza la fiabilidad del proceso en la impresión en 3D. Esto se hace evidente durante la monitorización del campo de escaneado y la nivelación con la TruPrint 5000. La supervisión del campo de exploración garantiza que los tres haces láser estén correctamente alineados. Para ello, los desarrolladores han proporcionado un blanco de calibración al revestidor que mide la posición de los rayos láser y transmite las coordenadas al software. La nivelación controla la posición de la placa de sustrato. Para el montaje de la obra se utiliza un sistema de sensores compuesto por una cámara y un sistema de medición por láser para la detección de la altura y la orientación. Si se producen desviaciones, el operario puede corregir la placa del sustrato de acuerdo con las especificaciones del sistema de medición.

Para que la producción industrial en serie sea posible, se requieren soluciones automatizadas que aseguren el nivel de calidad. Si se produce un error durante la impresión, como una ranura fina o un objeto extraño en el lecho de polvo, los componentes ya no se pueden utilizar. Por este motivo, TRUMPF ha desarrollado varios procesos que controlan la calidad de los componentes durante la impresión. Esto incluye el Powder Bed Monitoring, en el que una cámara de alta resolución de la impresora toma una fotografía del lecho de polvo después de cada turno y transmite la imagen a un sistema informático. Este evalúa las imágenes en tiempo real, detecta errores de proceso e informa automáticamente al operario de la máquina. "Las imágenes también se pueden utilizar para el análisis de errores y para mejorar el proceso a largo plazo", enfatiza el señor Baur. Además, el sistema informático clasifica el error inmediatamente en categorías y proporciona detalles útiles para su rectificación.

En la Formnext, los expertos de TRUMPF también mostrarán el Melt Pool Monitoring, que comprueba automáticamente la calidad del baño de fusión. Este proceso se considera particularmente delicado. Incluso desviaciones mínimas, por ejemplo, en la temperatura del espacio de instalación o en la composición del polvo, pueden dar lugar a errores. Con el Melt Pool Monitoring, los diodos de la impresora registran la iluminación del proceso del baño de fusión. A continuación, el sistema IT compara los valores con los datos de una pieza de trabajo de referencia y muestra gráficamente las desviaciones, como un baño de fusión más frío o un sobrecalentamiento. El operario de la máquina reconoce el error inmediatamente y puede detener el proceso. Al igual que con el Powder Bed Monitoring, la evaluación tiene lugar después de cada aplicación de turno.