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Expertos de AM se unen para desarrollar una aleación ligera de aluminio de alta resistencia

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Oerlikon ha anunciado que ha establecido una alianza de investigación para la fabricación de aditivos (AM) con Linde, una de las empresas de gases industriales más grandes del mundo, y con la Universidad Técnica de Munich (TUM).

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El objetivo de los socios es desarrollar nuevas aleaciones de aluminio de alta resistencia y peso ligero que puedan satisfacer las necesidades de seguridad y reducción de peso de las industrias aeroespacial y de automoción. El Ministerio de Economía de Baviera financia el 50% del proyecto de investigación de 1,7 millones de euros.

Esta asociación de investigación nació de la colaboración en la fabricación de aditivos anunciada a principios de octubre. TUM, Oerlikon, GE Additive y Linde anunciaron la creación de un clúster bávaro de fabricación de aditivos y un Instituto de Fabricación de Aditivos para promover niveles más altos de colaboración e investigación interdisciplinaria entre las empresas y la universidad. Se espera que el hecho de tener una amplia variedad de experiencia en una misma geografía acelere los avances en la fabricación de aditivos.

El consorcio Oerlikon - Linde - TUM es único, ya que cada uno de los tres miembros aporta su propia experiencia en alta tecnología en este complejo espacio. La producción de la aleación de aluminio óptima con un alto contenido de elementos ligeros como el magnesio a través de un proceso AM requiere un profundo conocimiento de la química, la termodinámica y la fluidodinámica. Durante el proceso de fabricación, el polvo metálico se aplica una capa a la vez en una placa de construcción y se funde utilizando un rayo láser. Esto fusiona el polvo metálico y forma las geometrías complejas y tridimensionales deseadas. El proceso tiene lugar en una atmósfera de gas protector bien definida.

La experiencia de Oerlikon en la ciencia de polvos y materiales contribuirá al desarrollo de este nuevo material.

"Utilizando nuestro software propietario, que permite la simulación y el análisis de grandes datos, Scoperta-RAD, Oerlikon proporciona soluciones críticas para el desarrollo de nuevos materiales y la optimización del rendimiento de los materiales disponibles", dijo el Dr. Alper Evirgen, metalúrgico de Oerlikon AM.

"Existen retos significativos durante la fabricación de aditivos de aleaciones de aluminio porque las temperaturas alcanzadas en el baño de fusión crean un entorno extremo que conduce a pérdidas por evaporación de los elementos de aleación que tienen temperaturas de ebullición comparativamente bajas, como el magnesio", añadió el Dr. Marcus Giglmaier, director de proyecto del Instituto AM y director de financiación de la investigación. "Además, las velocidades de enfriamiento de más de 1 millón de °C por segundo, crean altas tensiones durante el proceso de solidificación, lo que puede causar microfisuras en el material sólido"

La tecnología pionera de Linde y su experiencia inigualable en el control de la atmósfera de gas y la supresión de la evaporación durante el proceso AM, incluido el procesamiento de aleaciones de aluminio, supera las impurezas dentro de la cámara de impresión, ayudando a los fabricantes a conseguir unas condiciones de impresión óptimas.

"La caracterización y el control del proceso de gas durante el AM no sólo tiene el potencial de prevenir las pérdidas por evaporación, sino también de acelerar todo el proceso de impresión", explica Thomas Ammann, experto en fabricación de aditivos de Linde. "Usar una química de gas hecha a medida para la nueva aleación ayudaría a controlar los procesos que ocurren en el baño de fusión y minimizar los cambios de composición de las aleaciones, así como prevenir el agrietamiento durante la impresión"

Por su parte, el Instituto de Aerodinámica y Mecánica de Fluidos (AER) de la TUM tiene un conocimiento detallado de los fenómenos físicos que tienen lugar durante el proceso de fabricación aditiva mediante simulaciones numéricas. "La alianza de investigación AM cierra la brecha entre nuestros últimos logros en modelización numérica y las futuras aplicaciones industriales", dijo el Prof. Nikolaus Adams, Director del AER. En AER, se ha desarrollado una herramienta de simulación de procesos para cubrir toda la dinámica de la masa fundida, desde el sólido hasta el líquido y el gas, con modelos de cambio de fase, efectos de tensión de superficie y transporte térmico"

Sobre los beneficios de la dinámica de fluidos computacional, el Dr. Stefan Adami añadió: "Una visión detallada de los fenómenos dinámicos termofluídicos que ocurren simultáneamente es crucial para obtener una mejor comprensión de todo el proceso y de las características finales del material"