ES2907813B2 - Intelligent local protection system with temperature control for additive manufacturing processes using arc and wire - Google Patents

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Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Sistema inteligente de protección local con control de temperatura para procesos de fabricación aditiva mediante arco e hiloIntelligent local protection system with temperature control for additive manufacturing processes using arc and wire

OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION

La presente invención se encuadra en el campo técnico de la fabricación aditiva mediante arco eléctrico e hilo; que técnicamente se denomina WAAM (Wire and Arc Additive Manufacturing por sus siglas en inglés). Más en particular, la invención reside en un sistema inteligente de protección local frente a la oxidación de materiales reactivos que integra un control de temperatura y regulación automática del paso del gas de protección. El sistema de protección local puede integrarse tanto en instalaciones robotizadas de soldadura como en máquinas de cinemática cartesiana, con control de trayectoria para operaciones de soldadura y fabricación aditiva mediante arco eléctrico e hilo.The present invention falls within the technical field of additive manufacturing by electric arc and wire; which is technically called WAAM (Wire and Arc Additive Manufacturing). More particularly, the invention resides in an intelligent local protection system against the oxidation of reactive materials that integrates temperature control and automatic regulation of the passage of the protection gas. The local protection system can be integrated into both robotic welding installations and Cartesian kinematics machines, with trajectory control for welding and additive manufacturing operations using electric arc and wire.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION

La fabricación aditiva por arco eléctrico e hilo, también conocida como WAAM es una tecnología de fabricación aditiva donde se deposita una elevada cantidad de material provisto en forma de hilo que se funde mediante un arco eléctrico. Este proceso consigue altas tasas de deposición disminuyendo la cantidad de material de partida y la necesidad de mecanizado en comparación con procesos de fabricación exclusivamente sustractivos, lo que supone un ahorro significativo sobre todo en materiales de alto valor añadido y difíciles de mecanizar como es el caso de la aleación Ti-6Al-4V.Additive manufacturing by electric arc and wire, also known as WAAM, is an additive manufacturing technology where a large amount of material is deposited in the form of a wire that is melted by an electric arc. This process achieves high deposition rates by reducing the amount of starting material and the need for machining compared to exclusively subtractive manufacturing processes, which represents significant savings, especially in materials with high added value and difficult to machine, as is the case of the Ti-6Al-4V alloy.

Esta aleación es ampliamente empleada en el sector aeroespacial debido principalmente a su elevada resistencia mecánica y excelente resistencia a corrosión. En contraposición, es habitual que, durante la fabricación aditiva con la aleación Ti-6Al-4V, la superficie del material depositado se oxide afectando a sus propiedades mecánicas, con lo que se reduce la calidad del material que formará parte de la pieza final. Según las normativas del sector aeronáutico, la cantidad de oxígeno en pieza final no debe superar en ningún caso las 2000 ppm.This alloy is widely used in the aerospace sector mainly due to its high mechanical strength and excellent resistance to corrosion. In contrast, it is usual that, during additive manufacturing with the Ti-6Al-4V alloy, the surface of the deposited material oxidizes, affecting its mechanical properties, which reduces the quality of the material that will form part of the final part. According to the regulations of the aeronautical sector, the amount of oxygen in the final part must not exceed 2000 ppm in any case.

Actualmente, para evitar la oxidación de este material durante el proceso de WAAM se emplean cámaras o sistemas cerrados repletos de un gas protector, por ejemplo, argón. Currently, to prevent the oxidation of this material during the WAAM process, chambers or closed systems filled with a protective gas, for example, argon, are used.

Muchos de estos sistemas requieren un flujo constante de ese gas. Su principal desventaja es que restringen el espacio o volumen de la pieza a fabricar. En otros casos se emplean sistemas de protección local que proporcionan un flujo constante de gas, lo que supone un consumo considerable, baja eficiencia y limitaciones para conseguir protección homogénea en la pieza.Many of these systems require a constant flow of that gas. Their main disadvantage is that they restrict the space or volume of the part to be manufactured. In other cases, local protection systems are used that provide a constant flow of gas, which entails considerable consumption, low efficiency and limitations to achieve homogeneous protection in the piece.

El empleo de gas durante un intervalo de tiempo constante tras la deposición de material (lo que se conoce en la técnica como tiempo de post-gas) genera un gasto de gas innecesario en algunos puntos y por el contrario un déficit de protección en otros, obteniendo piezas con gradientes en el contenido de oxígeno y por tanto con propiedades mecánicas heterogéneas. Así mismo, si el tiempo de post-gas es excesivamente corto se puede producir la oxidación del material, particularmente cuando se han depositado un elevado número de capas y la pieza está más caliente.The use of gas during a constant time interval after the deposition of material (what is known in the art as post-gas time) generates an unnecessary gas expense in some points and, on the contrary, a protection deficit in others, obtaining pieces with gradients in the oxygen content and therefore with heterogeneous mechanical properties. Likewise, if the post-gas time is too short, oxidation of the material can occur, particularly when a large number of layers have been deposited and the piece is hotter.

Hay que considerar también las grandes dimensiones de las piezas objetivo de esta tecnología, que habitualmente oscilan entre 0,25 y varios metros. Durante la fabricación de éstas, la temperatura de la pieza o de partes concretas va aumentando considerablemente, lo que aumenta también el riesgo de oxidación.We must also consider the large dimensions of the target pieces of this technology, which usually range between 0.25 and several meters. During the manufacture of these, the temperature of the piece or specific parts increases considerably, which also increases the risk of oxidation.

Se conocen en el actual estado de la técnica diferentes sistemas para la protección frente a la oxidación de materiales reactivos durante los procesos de soldadura, tales como cámaras cerradas (rígidas o flexibles) o sistemas de protección de arrastre (trailing). Por ejemplo, la publicación "Development of a laminar flow local shielding device for wire arc additive manufacture” (J. Ding et al., Cranfield University, 2015) describe un dispositivo de protección local para materiales reactivos durante el proceso de WAAM. Otros trabajos de los mismos autores aseguran aplicar un tiempo fijo cada vez que acaban la deposición de material ("Residual stress and texture control in Ti-6Al-4V wire arc additive manufactured intersections by stress relief and rolling”, J. R. Honnige et al., Cranfield University, 2018). En la patente EP3184226 se emplea una cámara cerrada que permite dimensiones de pieza máximas de 900 x 600 x 300 mm y donde se trabaja en una atmósfera de gas inerte para evitar la oxidación de la aleaciónTi-6Al-4V.Different systems are known in the current state of the art for protection against oxidation of reactive materials during welding processes, such as closed chambers (rigid or flexible) or trailing protection systems. For example, the publication "Development of a laminar flow local shielding device for wire arc additive manufacture” (J. Ding et al., Cranfield University, 2015) describes a local shielding device for reactive materials during the WAAM process. Other works by the same authors claim to apply a fixed time each time the material deposition is finished ("Residual stress and texture control in Ti-6Al-4V wire arc additive manufactured intersections by stress relief and rolling", J. R. Honnige et al., Cranfield University , 2018). Patent EP3184226 uses a closed chamber that allows maximum part dimensions of 900 x 600 x 300 mm and where work is carried out in an inert gas atmosphere to prevent oxidation of the Ti-6Al-4V alloy.

Existe sin embargo la necesidad de disponer de dispositivos que permitan optimizar la protección local de los materiales reactivos depositados mediante fabricación aditiva por arco e hilo de forma precisa y eficiente en el uso del gas de protección, para conseguir una pieza con un porcentaje mínimo de oxígeno (<0,2 % en peso para el grado 5) y evitando heterogeneidades.However, there is a need to have devices that allow optimizing the local protection of the reactive materials deposited by arc and wire additive manufacturing in a precise and efficient way in the use of the protection gas, to obtain a piece with a minimum percentage of oxygen (<0.2% by weight for grade 5) and avoiding heterogeneities.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION

El objeto de la invención es proporcionar un sistema inteligente de protección local frente a la oxidación para la fabricación mediante WAAM de componentes de grandes dimensiones de materiales reactivos. El sistema dispone de un control de temperatura y regulación automática del flujo de gas que permite optimizar el tiempo y el volumen de gas de protección de forma que se eviten gradientes de oxígeno y por lo tanto, heterogeneidades en las propiedades mecánicas de la pieza final.The object of the invention is to provide an intelligent system of local protection against oxidation for the manufacture by WAAM of large components of reactive materials. The system has temperature control and automatic regulation of the gas flow that allows optimization of the time and volume of protection gas in order to avoid oxygen gradients and, therefore, heterogeneities in the mechanical properties of the final part.

El sistema inteligente para la protección local frente a la oxidación de materiales reactivos durante la fabricación aditiva mediante arco eléctrico e hilo, comprende:The intelligent system for local protection against oxidation of reactive materials during additive manufacturing by electric arc and wire, includes:

- una antorcha de soldadura;- a welding torch;

- un hilo de soldadura provisto en forma de bobina que sale a través de la antorcha de soldadura y se funde mediante el arco eléctrico formando cordones de soldadura. Éstos son lo que formarán la pieza mediante la deposición de unos sobre otros.- a welding wire provided in the form of a coil that comes out through the welding torch and is melted by the electric arc forming welding seams. These are what will form the piece by depositing one on top of the other.

- una campana de protección local para cubrir la antorcha de soldadura y la pieza que se va formando por WAAM;- a local protection hood to cover the welding torch and the part that is formed by WAAM;

- un circuito del gas protector para transportar el gas desde un sistema de alimentación hasta la campana de protección;- a protective gas circuit to transport the gas from a feeding system to the protective hood;

- una válvula electrónica para el control del flujo de gas de protección;- an electronic valve for the control of the shielding gas flow;

- un mecanismo de sujeción de la campana a la antorcha de soldadura,- a mechanism for fastening the hood to the welding torch,

- un brazo robótico para mover de forma solidaria la campana con la antorcha de soldadura y fabricar la pieza mediante WAAM;- a robotic arm to jointly move the bell with the welding torch and manufacture the part using WAAM;

- un sensor de temperatura sin contacto para la medida de temperatura en el punto de soldadura situado justo debajo de la antorcha, en la zona más próxima a la pieza;- a non-contact temperature sensor to measure the temperature at the welding point located just below the torch, in the area closest to the part;

- un controlador del brazo robótico para recibir los datos de las medidas de temperatura y dar la orden de cierre a la electroválvula y de movimiento al brazo robótico para continuar con la fabricación.- a robotic arm controller to receive the temperature measurement data and give the order to close the solenoid valve and to move the robotic arm to continue manufacturing.

Preferentemente, la campana de protección está provista de una estructura de láminas en su interior para la generación de un flujo laminar del gas. Preferably, the protection hood is provided with a lamella structure inside to generate a laminar flow of gas.

Previo al inicio de la deposición por soldadura de cada cordón de soldadura, se debe aplicar durante un tiempo un flujo de gas que se denomina tiempo de pre-gas. El flujo de gas continúa durante la soldadura y una vez terminada la deposición del material en cada tramo, la protección debe continuar durante un tiempo denominado post-gas. Ese tiempo depende de la velocidad de enfriamiento del material hasta una temperatura suficientemente baja como para asegurar una cinética de oxidación lenta. En el caso de la aleación Ti-6Al-4V esta temperatura debe ser inferior 300 - 400 °C de temperatura (D. Poquillon et al., Oxidation and Oxygen Diffusion in Ti - 6al -4V Alloy : Improving Measurements During Sims Analysis by Rotating the Sample. Oxid. Met, 2013).Prior to the start of deposition by welding of each weld bead, a gas flow must be applied for a period of time, which is called the pre-gas time. The gas flow continues during the welding and once the deposition of the material in each section is finished, the protection must continue during a time called post-gas. That time depends on the rate of cooling of the material to a temperature low enough to ensure slow oxidation kinetics. In the case of the Ti-6Al-4V alloy, this temperature should be less than 300 - 400 °C (D. Poquillon et al., Oxidation and Oxygen Diffusion in Ti - 6al -4V Alloy : Improving Measurements During Sims Analysis by Rotating the Sample. Oxid. Met, 2013).

El método y sistema de medida y control de la temperatura del material depositado según la invención se fundamenta en la medición de la temperatura del material depositado en la zona más caliente, esto es, en el final del cordón de soldadura depositado en último lugar, en la parte más próxima a la pieza. El sistema dispone de un sensor electrónico y sin contacto de alta temperatura (micropirómetro u otro tipo de pirómetro), integrado en la campana de protección local. El sensor mide la temperatura y la traslada al controlador de un brazo robótico que decide cuándo puede moverse a la siguiente capa o cordón una vez completado el tiempo de post-gas requerido. Así mismo, el controlador del brazo robótico regula el funcionamiento de la válvula electrónica que activa y desactiva el paso de gas de protección hasta la campana protectora. De esta manera se regula automáticamente el tiempo que el gas debe incidir para evitar su oxidación, optimizando el tiempo de fabricación y reduciendo el consumo de gas de protección.The method and system for measuring and controlling the temperature of the material deposited according to the invention is based on measuring the temperature of the material deposited in the hottest zone, that is, at the end of the weld bead deposited last, in the part closest to the piece. The system has an electronic and non-contact high temperature sensor (micropyrometer or other type of pyrometer), integrated in the local protection hood. The sensor measures the temperature and transfers it to the controller of a robotic arm that decides when it can move to the next layer or bead once the required post-gas time has been completed. Likewise, the controller of the robotic arm regulates the operation of the electronic valve that activates and deactivates the passage of protection gas to the protective hood. In this way, the time that the gas must act to avoid oxidation is automatically regulated, optimizing the manufacturing time and reducing the consumption of protection gas.

El sensor de temperatura se acopla a la parte externa de la campana de protección local asegurando de manera precisa la medida justo debajo de la antorcha de soldadura, esto es, en el punto más caliente de cada cordón de soldadura. De manera opcional, el espacio que va desde el sensor de temperatura colocado en la parte externa de la campana, hasta la parte justamente debajo de la antorcha de soldadura, se puede aislar mediante un tubo cilíndri evitar la interacción con el gas de protección o con los humos provenientes de la soldadura.The temperature sensor is attached to the outside of the local protection hood, ensuring accurate measurement just below the welding torch, that is, at the hottest point of each welding bead. Optionally, the space that goes from the temperature sensor placed on the outside of the hood, to the part just below the welding torch, can be isolated by means of a cylindrical tube to avoid interaction with the shielding gas or with fumes from welding.

Los pasos para trabajar con el sistema inteligente de protección local descrito comprenden: - colocación de la campana de protección local en la antorcha de soldadura;The steps to work with the intelligent local protection system described include: - placing the local protection hood on the welding torch;

- conexión del sistema de alimentación del gas de protección a través de la electroválvula; - regulación de la posición de enfoque del sensor de temperatura para asegurar su alineamiento con el punto de medida requerido;- connection of the protection gas supply system through the solenoid valve; - adjustment of the focus position of the temperature sensor to ensure its alignment with the required measurement point;

- encendido de componentes: brazo robótico, equipo soldadura, sensor, electroválvula; - programación de trayectorias del brazo robótico y secuencia de operaciones para la fabricación de la pieza mediante la deposición de cordones de soldadura, bien de forma manual o con herramientas CAM, se emplea un tiempo de pre-gas constante, mientras que el tiempo de post-gas tras cada soldadura se regula a través del controlador del brazo robótico. El controlador del brazo robótico recibe constantemente el valor de temperatura medido por el sensor y una vez que este valor baja del límite impuesto, el controlador del brazo robótico da la orden del cierre de la válvula de gas e inmediatamente después la de movimiento al brazo robótico;- component ignition: robotic arm, welding equipment, sensor, solenoid valve; - programming of robotic arm trajectories and sequence of operations for the manufacture of the part by deposition of weld seams, either manually or with CAM tools, a constant pre-gas time is used, while the post-gas time -Gas after each weld is regulated via the controller of the robotic arm. The robotic arm controller constantly receives the temperature value measured by the sensor and once this value falls below the imposed limit, the robotic arm controller gives the order to close the gas valve and immediately after that to move the robotic arm. ;

- inicio de la fabricación mediante WAAM.- start of manufacturing by WAAM.

El sistema trabaja de forma autónoma durante el proceso de fabricación y al final del proceso se desconectan los componentes.The system works autonomously during the manufacturing process and at the end of the process the components are disconnected.

El registro de temperatura durante el proceso no sólo sirve para evitar la oxidación del material depositado, sino que también es útil para diseñar estrategias de fabricación que conlleven una menor acumulación de calor, con el fin de optimizar los tiempos de fabricación reduciendo los tiempos de espera o enfriamiento y garantizando de esta manera la calidad mecánica de la misma. Asimismo, el control de temperatura permite evitar colapsos, crecimiento de grano excesivos y con formas de grano alargadas debido a la elevada temperatura, así como la aparición de martensita debido a elevados gradientes de temperatura. De esta manera es posible alcanzar unas propiedades mecánicas mejores y homogéneas en las piezas.The temperature record during the process not only serves to prevent oxidation of the deposited material, but it is also useful for designing manufacturing strategies that lead to less heat accumulation, in order to optimize manufacturing times by reducing waiting times or cooling and thus guaranteeing its mechanical quality. Likewise, temperature control allows avoiding collapses, excessive grain growth and elongated grain shapes due to high temperature, as well as the appearance of martensite due to high temperature gradients. In this way it is possible to achieve better and homogeneous mechanical properties in the parts.

El sistema inteligente de protección local para WAAM propuesto supone una solución robusta, económica y fiable para optimizar los tiempos de espera adaptándose automáticamente a la geometría de cada pieza a fabricar y evitando operaciones de prueba y error.The proposed intelligent local protection system for WAAM is a robust, economical and reliable solution to optimize waiting times by automatically adapting to the geometry of each part to be manufactured and avoiding trial and error operations.

El contenido en oxígeno final en las piezas de Ti-6Al-4V fabricadas mediante este proceso es inferior a 2000 ppm (en cumplimiento con las normas ASTM E1409 y AMS 2249).The final oxygen content in Ti-6Al-4V parts manufactured by this process is less than 2,000 ppm (in compliance with ASTM E1409 and AMS 2249 standards).

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASDESCRIPTION OF THE FIGURES

Para complementar la descripción del sistema inteligente de protección para WAAM y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, unas figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description of the intelligent protection system for WAAM and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of a practical embodiment of the same, it is attached as an integral part of said description, some figures where, by way of illustration and not limitation, the following has been represented:

Figuras 1a y 1b.- Muestran una vista esquemática del sistema inteligente de protección local, en la que se aprecian sus principales componentes: sensor de temperatura (2), campana protectora (1), antorcha de soldadura (3), mecanismo de sujeción (4), hilo de soldadura (5).Figures 1a and 1b.- Show a schematic view of the intelligent local protection system, in which its main components can be seen: temperature sensor (2), protective hood (1), welding torch (3), clamping mechanism ( 4), welding wire (5).

Figura 2.- Muestra una vista esquemática de las conexiones del funcionamiento del sistema inteligente de protección local, en la que se aprecian sus principales componentes: pieza fabricada (6), campana protectora (1), antorcha de soldadura (3), mecanismo de sujeción (4), hilo de soldadura (5), brazo (7), sensor de temperatura (2), controlador del brazo robótico (8), electroválvula (9), botella de gas (10).Figure 2.- Shows a schematic view of the connections of the operation of the intelligent local protection system, in which its main components can be seen: manufactured part (6), protective hood (1), welding torch (3), clamp (4), welding wire (5), arm (7), temperature sensor (2), robotic arm controller (8), solenoid valve (9), gas bottle (10).

Figura 3.- Esquema del controlador del brazo robótico que regula el funcionamiento de la electroválvula y el paso de gas de protección y los tiempos de post-gas.Figure 3.- Diagram of the controller of the robotic arm that regulates the operation of the solenoid valve and the passage of protection gas and the post-gas times.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

Seguidamente se proporciona, con ayuda de las figuras anteriormente referidas, una explicación detallada de un ejemplo de realización preferente del objeto de la presente invención.A detailed explanation of a preferred embodiment of the object of the present invention is provided below, with the aid of the aforementioned figures.

El sistema inteligente de protección local para WAAM con control de temperatura que se describe está destinado a la optimización de los tiempos de post-gas necesarios para asegurar una correcta protección del material depositado en cualquier geometría de pieza concreta. De esta manera es posible evitar la oxidación de aleaciones muy reactivas (por ejemplo, aleaciones de titanio o aluminio) optimizando los consumos de gas y reduciendo los tiempos de fabricación.The intelligent local protection system for WAAM with temperature control that is described is aimed at optimizing the post-gas times necessary to ensure correct protection of the deposited material in any specific part geometry. In this way it is possible to avoid the oxidation of very reactive alloys (for example, titanium or aluminum alloys) optimizing gas consumption and reducing manufacturing times.

El equipo de WAAM permite depositar capa a capa cordones de soldadura generando una pieza con una geometría muy cercana a la final. Para ello se emplean robots o equipos CNC equipados con fuentes de soldadura al arco (MIG-MAG, TIG o plasma).The WAAM equipment allows welding cords to be deposited layer by layer, generating a piece with a geometry very close to the final one. For this, robots or CNC equipment equipped with arc welding sources (MIG-MAG, TIG or plasma) are used.

El dispositivo de protección, mostrado esquemáticamente en la figura 1, comprende un sensor de temperatura (2), acoplado a la campana de protección local (1) por la que fluirá el gas de protección, la cual se une de forma solidaria a la antorcha de soldadura (3) mediante un mecanismo de sujeción (4) rodeándola. A través de la antorcha sale el hilo de soldadura (5) que se funde formando cordones de soldadura que pasan a formar parte de la pieza. En la realización preferente aquí descrita y como muestra la figura 2, el dispositivo comprende adicionalmente una electroválvula que regula el paso de gas (9) a través del circuito y que está conectada al sistema de alimentación del gas (10), a la campana (1), y al controlador del brazo robótico (8) que enviará la orden al brazo robótico para desplazar la antorcha junto con la campana y continuar con la fabricación. La campana presenta una estructura de láminas en su interior para la generación de un flujo de gas laminar.The protection device, shown schematically in figure 1, comprises a temperature sensor (2), coupled to the local protection hood (1) through which the protection gas will flow, which is joined integrally to the torch. (3) by means of a clamping mechanism (4) surrounding it. The welding wire (5) exits through the torch and melts forming welding beads that become part of the piece. In the preferred embodiment described here and as shown in figure 2, the device additionally comprises a solenoid valve that regulates the passage of gas (9) through the circuit and that is connected to the system. gas supply (10), to the bell (1), and to the robotic arm controller (8) that will send the order to the robotic arm to move the torch together with the bell and continue manufacturing. The hood has a laminated structure inside to generate a laminar gas flow.

Como se resume en la figura 3, el sensor sin contacto para alta temperatura (2) se acopla a la campana protección local (1) instalada en el equipo de WAAM y mide la temperatura del material depositado al final de cada cordón de soldadura hasta que la temperatura registrada desciende a una temperatura previamente fijada y que evita la oxidación del material. Una vez cumplida esta condición, el controlador del brazo robótico da la orden de cerrar el gas y seguidamente de movimiento al brazo (7) o sistema de ejes CNC para continuar con la deposición de capas.As summarized in figure 3, the non-contact sensor for high temperature (2) is coupled to the local protection hood (1) installed in the WAAM equipment and measures the temperature of the material deposited at the end of each weld bead until the recorded temperature drops to a previously set temperature that prevents oxidation of the material. Once this condition is fulfilled, the robotic arm controller gives the order to close the gas and then to move the arm (7) or the CNC axes system to continue layer deposition.

El reducido tamaño del dispositivo de medición de temperatura permite un diseño de acople al dispositivo de protección compacto, sin un aumento de peso significativo e integrable en robots de soldadura y WAAM convencionales.The small size of the temperature measurement device allows for a compact protection device coupling design, without a significant increase in weight and integrable in conventional welding robots and WAAM.

El procedimiento de optimización de la protección local durante la fabricación aditiva mediante WAAM, asociado al dispositivo anteriormente descrito, comprende las siguientes etapas: - colocación de la campana de protección local (1) en la antorcha de soldadura (3);The local protection optimization procedure during additive manufacturing by WAAM, associated with the device described above, comprises the following steps: - placing the local protection hood (1) on the welding torch (3);

- regulación de la posición de enfoque del sensor de temperatura (2) para asegurar su alineamiento con el punto de medida requerido (6)- adjustment of the focus position of the temperature sensor (2) to ensure its alignment with the required measurement point (6)

- conexión del sistema de alimentación del gas de protección (10) a través de la electroválvula (9);- connection of the protection gas supply system (10) through the solenoid valve (9);

- conexión de la electroválvula (9) y sensor de temperatura (2) al controlador del brazo robótico (8);- connection of the solenoid valve (9) and temperature sensor (2) to the controller of the robotic arm (8);

- programación de trayectorias y secuencia de operaciones, bien de forma manual o con herramientas CAM, se emplea un tiempo de pre-gas constante, mientras que el tiempo de post-gas tras cada soldadura se regula a través del controlador del brazo robótico;- programming of trajectories and sequence of operations, either manually or with CAM tools, a constant pre-gas time is used, while the post-gas time after each welding is regulated through the robotic arm controller;

- inicio de las operaciones de soldadura y fabricación mediante WAAM. - Start of welding and manufacturing operations using WAAM.

Claims (4)

REIVINDICACIONES 1. Sistema inteligente de protección local con gas para procesos de fabricación aditiva mediante arco e hilo, que comprende los siguientes elementos:1. Intelligent local gas protection system for additive manufacturing processes using arc and wire, comprising the following elements: un hilo de soldadura (5) provisto en forma de bobina que se funde mediante el arco eléctrico formando cordones de soldadura;a welding wire (5) provided in the form of a coil that melts by means of the electric arc forming welding beads; una antorcha de soldadura (3);a welding torch (3); una campana de protección local (1) rodeando el espacio donde se sitúa la pieza a fabricar; un sistema de alimentación de gas de protección (10);a local protection hood (1) surrounding the space where the part to be manufactured is located; a shielding gas supply system (10); una electroválvula (9) para controlar el sistema de alimentación del gas de protección; un brazo robótico al que se acoplan la antorcha de soldadura (3) y la campana de protección local (1);a solenoid valve (9) to control the protection gas supply system; a robotic arm to which the welding torch (3) and the local protection hood (1) are attached; caracterizado por que el sistema incluye además:characterized in that the system further includes: un sensor de temperatura sin contacto (2) acoplado a la campana de protección local (1) para medir la temperatura en el punto de soldadura ubicado justo debajo de la antorcha (3);a non-contact temperature sensor (2) coupled to the local protection hood (1) to measure the temperature at the welding point located just below the torch (3); un controlador del brazo robótico (8) conectado a la electroválvula (9) y al sensor de temperatura (2) de manera que el controlador del brazo robótico está programado para mandar una señal a la electroválvula para parar el flujo de gas cuando la temperatura está por debajo de un valor predeterminado y mover la antorcha y la campana para proseguir con la fabricación.a robotic arm controller (8) connected to the solenoid valve (9) and the temperature sensor (2) so that the robotic arm controller is programmed to send a signal to the solenoid valve to stop the gas flow when the temperature is below a predetermined value and move the torch and bell to continue crafting. 2. Sistema inteligente de protección local según la reivindicación 1 caracterizado porque la campana de protección local (1) está provista en su interior de lamelas para producir un flujo de gas laminar.2. Intelligent local protection system according to claim 1, characterized in that the local protection hood (1) is provided with lamellae inside it to produce a laminar gas flow. 3. Sistema inteligente de protección local según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la campana está unida de forma solidaria a la antorcha de soldadura (3) mediante un mecanismo de sujeción (4).3. Intelligent local protection system according to any of the preceding claims, characterized in that the hood is integrally attached to the welding torch (3) by means of a clamping mechanism (4). 4. Procedimiento de fabricación aditiva mediante arco e hilo con un sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende los siguientes pasos:4. Additive manufacturing method by means of arch and wire with a system according to any of the preceding claims, characterized in that it comprises the following steps: - colocación de la campana de protección local en la antorcha de soldadura;- placement of the local protection hood on the welding torch; -conexión del sistema de alimentación del gas de protección controlado a través de la electroválvula; -connection of the protection gas supply system controlled through the solenoid valve; -colocación del sensor de temperatura sin contacto en la campana para la medición de la temperatura en el punto de soldadura justo debajo de la antorcha y comprobación de la ubicación del punto de medida;-placement of the non-contact temperature sensor in the hood to measure the temperature at the welding point just below the torch and check the location of the measurement point; -encendido del brazo robótico, controlador del brazo robótico, sensor de temperatura y electroválvula;-robotic arm power on, robotic arm controller, temperature sensor and solenoid valve; -programación de trayectorias del brazo robótico y secuencia de operaciones para la fabricación de la pieza mediante la deposición de cordones de soldadura;-programming of trajectories of the robotic arm and sequence of operations for the manufacture of the piece by means of the deposition of weld seams; - apertura la electroválvula para la aplicación del gas;- opening the solenoid valve for gas application; - deposición del cordón de soldadura según la secuencia de fabricación programada;- deposition of the welding bead according to the programmed manufacturing sequence; - donde el brazo robótico y la electroválvula reciben una señal del controlador del brazo robótico para parar el flujo de gas cuando la temperatura está por debajo de un valor predeterminado detectado por el sensor de temperatura y mover la antorcha y la campana para proseguir con la fabricación. - where the robotic arm and solenoid valve receive a signal from the robotic arm controller to stop gas flow when the temperature is below a predetermined value detected by the temperature sensor and move the torch and bell to continue manufacturing .
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