Análisis estadístico de parámetros de fabricación en AlSi10Mg mediante Manufactura Aditiva de metales
Resumen
El proceso de Manufactura Aditiva (MA) de Fusión Selectiva Laser (SLM, por sus siglas en inglés) involucra una gran cantidad de parámetros de fabricación, y las interacciones entre ellos definen las características finales de la pieza resultante. Piezas con baja densidad es uno de los principales problemas en piezas manufacturadas mediante SLM, debido a la incorrecta selección de parámetros de fabricación. Esto es poco deseable para aplicaciones altamente especializadas, tales como aplicaciones aeronáuticas, aeroespaciales y médicas. En el presente trabajo de investigación se realizó un análisis estadístico de parámetros de fabricación de estructuras delgadas en AlSi10Mg mediante SLM con el fin de maximizar la densidad de las mismas. Los parámetros de fabricación se determinaron con base en un diseño de experimentos Ortogonal robusto, los cuales fueron programados en el equipo de fabricación SLM para la obtención de muestras. La densidad relativa de las muestras fue caracterizada utilizando el principio de Arquímedes, con los datos obtenidos se determinó el modelo estadístico para la predicción de parámetros óptimos. Finalmente se analizó el error obtenido del modelo con respecto a las mediciones para determinar la confiabilidad del mismo.Citas
C. Galy, E. Le Guen, E. Lacoste, C. Arvieu, Main defects observed in aluminum alloy parts produced by SLM: from causes to consequences, Addit. Manuf. (2018). doi:10.1016/j.addma.2018.05.005.
E. Herderick, Additive manufacturing of metals: A review, Mater. Sci. Technol. (2011) 1413.
J. Van Humbeeck, PFC: AlSi10Mg parts produced by Selective Laser Melting (SLM), 2013.
P.G.E. Jerrard, L. Hao, S. Dadbakhsh, K.E. Evans, Consolidation behaviour and microstructure characteristics of pure aluminium and alloy powders following Selective Laser Melting processing, in: Proc. 36th Int. MATADOR Conf., Springer, 2010: pp. 487–490.
M. Xia, D. Gu, G. Yu, D. Dai, H. Chen, Q. Shi, Influence of hatch spacing on heat and mass transfer, thermodynamics and laser processability during additive manufacturing of Inconel 718 alloy, Int. J. Mach. Tools Manuf. 109 (2016) 147–157.
G.E. Bean, D.B. Witkin, T.D. McLouth, D.N. Patel, R.J. Zaldivar, Effect of laser focus shift on surface quality and density of Inconel 718 parts produced via selective laser melting, Addit. Manuf. 22 (2018) 207–215.
E. Louvis, P. Fox, C.J. Sutcliffe, Selective laser melting of aluminium components, J. Mater. Process. Technol. 211 (2011) 275–284. doi:10.1016/j.jmatprotec.2010.09.019.
N.J. Harrison, I. Todd, K. Mumtaz, Reduction of micro-cracking in nickel superalloys processed by Selective Laser Melting: A fundamental alloy design approach, Acta Mater. 94 (2015) 59–68. doi:10.1016/j. actamat.2015.04.035.
V. Algara Muñoz, Analysis of the optimal parameters for 3D printing aluminum parts with a SLM 280 machine, Universitat Politècnica de Catalunya, 2017.
K.-H. Leitz, P. Singer, A. Plankensteiner, B. Tabernig, H. Kestler, L.S. Sigl, Multi-physical simulation of selective laser melting, Met. Powder Rep. 72 (2017) 331–338.
S. Athreya, D.Y.D. Venkatesh, Application Of Taguchi Method For Optimization Of Process Parameters In Improving The Surface Roughness Of Lathe Facing Operation, Int. Refereed J. Eng. Sci. 1 (n.d.) 13–19.
D. Joguet, S. Costil, H. Liao, Y. Danlos, Porosity content control of CoCrMo and titanium parts by Taguchi method applied to selective laser melting process parameter, Rapid Prototyp. J. 22 (2016) 20–30. doi:10.1108/RPJ-09-2013-0092.
Rajnikant B. Rathod, R. I. Patel, Process parameter optimization of SLM process and application of Taguchi approach– The Review, IJSRD - Int. J. Sci. Res. Dev. 1 (n.d.) 3.
M. Yakout, M.A. Elbestawi, S.C. Veldhuis, Process-Structure-Property Relationship for Selective Laser Melting of Aerospace Alloys, (2018).
D. Montgomery, Análisis y diseño de experimentos, Grupo Editor. Iberoam. (2005) 467.
N.T. Aboulkhair, N.M. Everitt, I. Ashcroft, C. Tuck, Reducing porosity in AlSi10Mg parts processed by selective laser melting, Addit. Manuf. 1–4 (2014) 77–86. doi:10.1016/j.addma.2014.08.001.
M. Yakout, A. Cadamuro, M.A. Elbestawi, S.C. Veldhuis, The selection of process parameters in additive manufacturing for aerospace alloys, Int. J. Adv. Manuf. Technol. 92 (2017) 2081–2098. doi:10.1007/s00170-017-0280-7.
Aqeel Ahmed, M. S. Wahab, A. A. Raus, K. Kamarudin, Qadir Bakhsh, Danish Ali, Effects of Selective Laser Melting Parameters on Relative Density of AlSi10Mg, Int. J. Eng. Technol. 8 (2016) 2552–2557. doi:10.21817/ijet/2016/v8i6/160806209.
M. Leary, M. Mazur, J. Elambasseril, M. McMillan, T. Chirent, Y. Sun, M. Qian, M. Easton, M. Brandt, Selective laser melting (SLM) of AlSi12Mg lattice structures, Mater. Des. 98 (2016) 344–357.
N. Read, W. Wang, K. Essa, M.M. Attallah, Selective laser melting of AlSi10Mg alloy: Process optimisation and mechanical properties development, Mater. Des. 1980-2015. 65 (2015) 417–424. doi:10.1016/j.matdes. 2014.09.044.
S. Romano, S. Beretta, A. Brandão, J. Gumpinger, T. Ghidini, HCF resistance of AlSi10Mg produced by SLM in relation to the presence of defects, Procedia Struct. Integr. 7 (n.d.) 101–108. doi:10.1016/j.prostr.2017.11.066.
Y. Liu, C. Liu, W. Liu, Y. Ma, S. Tang, C. Liang, Q. Cai, C. Zhang, Optimization of parameters in laser powder deposition AlSi10Mg alloy using Taguchi method, Opt. Laser Technol. 111 (2019) 470–480.
