De acordo com as Greenstone-TechO Instituto Fraunhofer de Tecnologia a Laser (Fraunhofer ILT) desenvolveu o ehla A tecnologia (Deposição de Material a Laser de Alta Velocidade Extrema) é considerada uma solução eficiente e ecologicamente correta. ehla Oferece vantagens significativas em termos de sustentabilidade, especialmente para o revestimento de componentes metálicos expostos a tensões extremas, que precisam ser protegidos contra corrosão e desgaste. Hoje, o ehla A tecnologia foi aprimorada e os cientistas do Fraunhofer ILT, em colaboração com seus parceiros, realizaram esse trabalho. Ponticon, desenvolveram o processo patenteado agora conhecido como EHLA 3D, visando aprimorar suas aplicações na indústria.

Revestimento a laser para componentes metálicos críticos em condições extremas.

Componentes metálicos são frequentemente expostos a condições extremas, como os utilizados em indústrias aeroespaciais, plataformas de perfuração de petróleo offshore, máquinas para mineração de carvão, bobinas de papel, cilindros hidráulicos ou discos de freio automotivos. Essas peças exigem revestimentos especiais para proteger o material contra corrosão e desgaste acelerado. Com os avanços tecnológicos, a demanda do mercado por reparos nesses componentes cresceu. Essa demanda se concentra na redução do tempo de produção para reparos ou fabricação de componentes personalizados e de alto desempenho, ao mesmo tempo em que busca atender às significativas pressões de preço.

No entanto, nenhum processo convencional atendia a esses padrões anteriormente. Os processos existentes eram inflexíveis, ineficientes ou economicamente insuficientes para aplicar camadas finas de metal com ligação metalúrgica de alta qualidade nas superfícies dos componentes. processo de revestimento de cromo duro foi aprovado na UE apenas desde setembro de 2017 devido aos danos ambientais causados ​​pela deposição eletroquímica de cromo tóxico (VI).

Tecnologia EHLA: Uma Alternativa Revolucionária

Para suprir essa lacuna, os cientistas do Fraunhofer ILT desenvolveram um processo de revestimento alternativo: ehla (Deposição de material a laser de altíssima velocidade). ehla Tem sido aplicado em setores industriais desde 2015, particularmente na fabricação de revestimentos.

Base perfeita para o desenvolvimento futuro

Em comparação com os métodos tradicionais, ehla Os cientistas do Fraunhofer ILT obtiveram pontuações elevadas em diversas áreas-chave, incluindo taxa de alimentação e espessura de deposição. Em 2017, foram agraciados com o prestigiado prêmio. Prêmio Joseph von Fraunhofer para o seu desenvolvimento de ehlaEssa tecnologia aumentou significativamente a taxa de avanço para tratamento de superfície na deposição de materiais a laser tradicional, de 0.5 metros por minuto para 2 metros por minuto e até mesmo para 50 a 500 metros por minuto. Como resultado, a velocidade de revestimento aumentou de 100 a 250 vezes, com a aplicação de camadas significativamente mais finas.

Uma das principais vantagens é a baixa entrada de calor. Na deposição de material a laser tradicional, o material de enchimento em pó é fundido diretamente na superfície do componente em uma poça de fusão relativamente grande, alterando permanentemente as propriedades do material e consumindo muita energia. Em contraste, ehla O processo funciona fundindo partículas de pó sólido ainda em suspensão no ar. Elas atingem a superfície em estado líquido, sem sofrerem fusão adicional sob alta energia de deposição. Isso resulta em uma zona termicamente afetada (ZTA) de apenas cinco a dez micrômetros, em comparação com uma ZTA muito maior em processos convencionais.

Essa inovação possibilita a combinação e o processamento de materiais metalurgicamente incompatíveis e sensíveis ao calor, como alumínio e titânio. No geral, a superfície dos componentes fica muito mais lisa, com uma rugosidade apenas dez vezes menor do que a produzida por métodos de deposição tradicionais. Isso proporciona a base perfeita para etapas futuras de desenvolvimento.

Manufatura aditiva de próxima geração com EHLA 3D

Em princípio, ehla É adequada para todos os objetos com simetria rotacional que podem ser processados ​​em sistemas de movimento rotacional de alta velocidade, mas quando velocidades extremamente altas combinadas com alta precisão são alcançadas, a tecnologia pode ser aplicada em campos ainda mais amplos.

Desde 2017, a equipe do Fraunhofer ILT vem desenvolvendo uma nova geração de processos: EHLA 3D, que integra o inovador ehla tecnologia para operações de impressão 3D mais rápidas. O foco principal da pesquisa é identificar os requisitos especiais para a tecnologia do sistema que deve atender às demandas de velocidades e precisão extremamente altas, a fim de combinar ehla com impressão 3D de alta velocidade.

EHLA 3D Essa tecnologia não só permite o processamento de superfícies de forma livre, como também oferece diversas vantagens exclusivas relacionadas ao processo: alta taxa de produção, enorme flexibilidade, diversidade de materiais e alta precisão. Num futuro próximo, ela possibilitará que as indústrias produzam em massa estruturas complexas de forma fácil e econômica, com a possibilidade de componentes personalizados.

Primeiro protótipo e desenvolvimento futuro

O primeiro protótipo deste sistema foi lançado com sucesso em 2019 em colaboração com Ponticon Em Wiesbaden, Alemanha, foi desenvolvido um protótipo baseado no princípio de movimento de um tripé, utilizando uma estrutura com três motores lineares conectados à plataforma de construção por meio de hastes. A peça de trabalho se move sobre a plataforma. O sistema opera de forma semelhante a um trem de levitação magnética, onde a estrutura especial compensa as forças inerciais, permitindo que a plataforma se mova com muita rapidez e precisão sem causar vibrações significativas. Atualmente, o sistema consegue processar componentes com peso de até 25 quilogramas, com aceleração gravitacional de até cinco vezes a da gravidade e velocidade de até 200 metros por minuto, mantendo uma alta precisão de 100 micrômetros.

Para tornar o EHLA 3D Para tornar o processo acessível a uma ampla gama de usuários industriais, o Fraunhofer ILT está atualmente conduzindo pesquisas específicas para gerenciar as complexidades do sistema. As principais áreas dessa pesquisa incluem conceitos de monitoramento de processo e ferramentas automatizadas de planejamento de trajetória. Durante o desenvolvimento do processo, é necessária uma coordenação precisa de todos os parâmetros: velocidade, potência do laser e volume de pó, dependendo da combinação de materiais que está sendo processada.

O impacto da tecnologia 3D da EHLA na indústria de manufatura

EHLA 3D amplia significativamente o leque de possibilidades para a produção e o processamento de componentes, tornando o processo muito mais eficiente e ecológico. Atualmente, em um projeto industrial na Centro Internacional de Fabricação de Turbomáquinas (ICTM)Diversas empresas renomadas dos setores aeroespacial e de turbomáquinas estão experimentando com a tecnologia. EHLA 3D tecnologia de processamento. Os projetos de pesquisa subsequentes do Fraunhofer ILT foram submetidos para financiamento em 2022, com projetos conjuntos adicionais financiados bilateralmente e pelo governo planejados.

Conclusão

Em conclusão, EHLA 3D revolucionou os setores de manufatura aditiva e reparo, oferecendo uma solução inovadora para a criação de revestimentos metálicos de alto desempenho com rapidez, precisão e sustentabilidade ambiental. Sua integração com revestimento a laser As tecnologias têm o potencial de transformar significativamente indústrias que exigem reparos de componentes duráveis ​​e precisos, incluindo os setores aeroespacial e de fabricação de turbinas. Como o EHLA 3D À medida que o sistema se torna mais acessível e refinado, espera-se que se torne uma ferramenta fundamental no futuro da manufatura, oferecendo às empresas soluções econômicas e de alta qualidade.