Monitorización térmica del proceso Laser Metal Deposition (LMD)

Abstract

El proceso Laser Metal Deposition (LMD) es una tecnología de fabricación aditiva en auge que permite el recubrimiento y reparación de piezas dañadas, así como la fabricación de piezas tridimensionales de geometrías complejas. Sin embargo, la complejidad del proceso supone un reto a la hora de obtener piezas cero-defecto. Mediante la monitorización térmica, se pretende prever y evitar los posibles defectos que se pudieran producir, dado que esto determina, entre otras cosas, las distorsiones, la microestructura y las tensiones residuales de la pieza final. En este trabajo se efectúa la monitorización térmica del proceso LMD por hilo (LMD-w) mediante cámaras infrarrojas (IR) y pirometría. Además, se hace uso del registro de posición del brazo robótico en el que está montado el láser para conseguir los ciclos de calentamiento y enfriamiento a lo largo de las trayectorias de los movimientos realizados.

Laser Metal Deposition (LMD) prozesua indar handia hartzen ari den fabrikazio gehigarriko teknologia bat da, non piezen estaldura eta konponketak egitea ahalbidetzeaz gain, geometria konplexuko hiru dimentsiotako piezak baimentzen dituen. Hala ere, prozesuaren konplexutasunak akats gabeko piezen ekoizpenean erronka bat suposatzen du. Monitorizazio termikoaren bidez, akats hauek aurreikusi eta saihestu nahi dira, honek zehazten baititu amaierako piezaren distortsioak, egitura metalurgikoa eta tentsio-hondarrak, besteak beste. Lan hau hari bidezko LMD (LMD-w) prozesuaren monitorizazio termikoan zentratzen da, zeinetarako kamera infragorriak (IR) eta pirometria erabili diren. Horrez gain, laserra muntatuta dagoen beso robotikoaren posizio erregistroa erabili da mugimenduen ibilbidean zeharreko beroketa eta hozketa zikloak lortzeko.

Laser Metal Deposition (LMD) is a growing additive manufacturing technology that enables the coating (cladding) and repair of damaged parts, as well as the manufacture of three-dimensional parts with complex geometries. However, the complexity of the process is a challenge when it comes to obtaining zero-defect parts. By means of thermal monitoring, the aim is to foresee and avoid possible defects that could occur, given that this determines, among other things, the distortions, the microstructure and the residual stresses of the final part. In this work, thermal monitoring of the wire based LMD (LMD-w) process is carried out using infrared (IR) cameras and pyrometry. In addition, the position record of the robotic arm on which the laser is mounted is used to obtain the heating and cooling cycles along the path of the carried-out movements.

thermometry and thermography