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Deposição de metais a laser (LMD) | TRUMPF
Deposição de metal a laser como um método de manufatura aditiva

Deposição de metal a laser (LMD)

A deposição de metal a laser é um processo de fabricação gerador para metais. A designação internacional é normalmente "Laser Metal Deposition" ou LMD. Também se fala em "Direct Metal Deposition" (DMD) ou "Direct Energy Deposition" (DED). O processo pode ser facilmente explicado: na superfície do componente, o laser cria um banho de fusão. Com um bico é aplicado o pó metálico de forma automática. São criadas então lagartas soldadas umas às outras, que resultam em estruturas nos corpos base ou componentes inteiros. O processo pode ser usado nos setores aeroespacial, de tecnologia de energia, petroquímico, automobilístico ou de tecnologia para medicina. Os clientes da TRUMPF se beneficiam do amplo portfólio de lasers e sistemas laser, know-how de processo e serviços para diversas aplicações. Assim, a tecnologia LMD pode, por exemplo, ser combinada com a solda ou corte a laser.

Alta taxa de formação

Com a deposição de metal a laser são formadas estruturas brutas e muito finas – ambas com uma alta taxa de formação em comparação com outros processos de geração.

Diversidade de materiais

No processo, diversos recipientes de pó podem estar ativos, a partir deles é possível desenvolver ligas próprias conforme a necessidade. Pela combinação de diversos materiais são formadas estruturas sanduíche.

Flexibilidade

Com a deposição de metal a laser podem ser aplicadas estruturas 3D sobre superfícies existentes e desniveladas e, com isso, é possível realizar alterações de geometria facilmente.

Troca de material mais fácil

Laser Metal Deposition permite a troca descomplicada entre diferentes materiais em um processo de trabalho.

O processo da deposição de metal a laser explicado rapidamente

Esboço do processo de deposição de metal a laser

Primeiramente, o raio laser aquece a peça no local e cria um banho de fusão. De um bico no sistema de processamento óptico sai um pó metálico fino, pulverizado diretamente no banho de fusão. Lá esse pó é derretido e se liga ao material da base. É formada uma camada de cerca de 0,2 a 1 milímetro de espessura. Se necessário, podem ser criadas várias camadas, umas sobre as outras. O gás de proteção normalmente usado é o argônio. Para fazer a aplicação em linhas, superfícies e formas, o sistema óptico de processamento se movimenta pela peça com comando automático. O sistema de sensores inteligente garante que a espessura da camada seja uniforme em todos os pontos.

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As áreas de aplicação – tão diversas quanto a tecnologia em si

Laser Metal Deposition – isso é mais do que a impressão 3D. As áreas de aplicação versáteis desse processo de fabricação inovador vão desde o revestimento e o reparo de componentes, passando pelos processos de junta, como o enchimento de folgas, e indo até a geração de componentes completos com total liberdade.

Deposição de metal a laser de alta velocidade (HS-LMD) - revestimento com altas velocidades de processo

A deposição de metal a laser de alta velocidade (HS-LMD) acelera consideravelmente a deposição de metal a laser. Isso ocorre porque o material de preenchimento em pó já atinge a luz laser acima do banho de fusão, que o aquece até próximo do ponto de fusão no caminho até o componente. As partículas, portanto, derretem mais rapidamente no banho de fusão e a energia é usada com muito mais eficiência. Deste modo, o processo HS-LMD cria taxas de superfície de mais de 250 centímetros quadrados por minuto. Em comparação com a deposição de metal a laser "normal", este é um aumento considerável, pois pode atingir até 40 centímetros quadrados por minuto. Além disso, podem ser realizadas camadas muito mais finas com uma espessura de 30 a 300 µm. A TRUMPF já conseguiu transferir o processo desenvolvido e patenteado pelo Fraunhofer Institute for Laser Technology para a produção em série.

Revestimento - Uma vida longa

Para reforçar os componentes localmente ou ajustá-los geometricamente, as estruturas podem ser aplicadas facilmente por Laser Metal Deposition. O componente que fica embaixo pode ser de materiais mais baratos. Com uma camada de proteção contra corrosão ou desgaste, as peças são valorizadas e protegidas contra desgastes fortes mecânicos ou químicos. Em comparação com os processos comuns, como Plasma Transfered Arc Welding ou metalização, a peça é exposta a cargas térmicas baixas durante a deposição de metal a laser, de maneira que o perigo de deslocamento, etc. se mantém baixo. Além disso, o LMD é significativamente mais econômico graças ao alto nível de automação e reprodutibilidade.

Gerar – Liberdade de forma

A deposição de metal a laser possibilita uma ampla liberdade de concepção na fabricação individual de componentes, principalmente em comparação com as matrizes genéricas. Com ajuda da deposição de metal a laser com material adicional, podem ser formadas estruturas completamente novas ou ainda modificadas a forma e a estrutura da superfície de componentes já existentes. Mesmo componentes grandes que não se encaixam em uma impressora 3D podem ser gerados completamente dessa forma.

Reparar – Utilização em vez de sucata

Componentes caros com custos de produção altos podem ser reparados facilmente com a deposição de metal a laser com material adicional, de maneira que a peça ou a ferramenta possam ser utilizadas de novo rapidamente. Dessa forma, você economiza não só tempo com os tempos longos de aquisição e fornecimento, como também dinheiro. Nos materiais caros, como ligas com base de níquel especiais, é muito mais econômico reparar a peça do que comprá-la novamente. Além disso, é possível fazer alterações de design em um componente. Em comparação com os processos alternativos, como o patching, no qual as placas de metal são aplicadas nos pontos defeituosos, o Plasma Transfered Arc Welding ou a solda clássica WIG/TIG, o LMD produz uma carga térmica baixa e é muito preciso. Essa última propriedade garante uma capacidade de reprodução sensacional.

Solda com material adicional – sem folgas

A deposição de metal a laser com material adicional é adequada também como processo de junta para soldar peças que não estão otimizadas para a soldagem a laser. Graças ao LMD, é possível encher grandes folgas e os componentes são soldados de forma estanque sem grande esforço de retrabalho. Na deposição de metal a laser são criadas costuras estanques e homogêneas, que normalmente necessitam de pouco retrabalho. A alimentação de pó coaxial torna o processo de solda tridimensional e com liberdade de direção em comparação com a solda com arame. Além disso, com o LMD é possível unir diferentes materiais, como aço e ferro fundido, para soldar, por exemplo, baterias para motores elétricos.

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Solda a laser de revestimento como processo de fabricação aditivo

A deposição de metal a laser também é conhecida pelo termos em inglês Laser Metal Deposition - ou LMD, Direct Energy Deposition ou Laser Cladding. O processo é fácil de explicar: o laser cria um banho de fusão na superfície do componente. Um bocal aplica automaticamente pó metálico. Surgem cordões soldados entre si, que formam estruturas nos corpos básicos existentes ou componentes completos.

Imagem de tecnologia de solda de deposição a laser generativa

Vantagens da deposição de metal a laser

Na deposição de metal a laser como processo de fabricação aditivo você aproveita os vários anos de experiência da solda de deposição usada para reparo. Comparativamente a outros métodos generativos, as taxas de formação e o tempo de processamento são altos. No processo, vários recipientes de pó podem estar ativos, a partir deles são criadas ligas próprias, dependendo da necessidade. Pela combinação de diversos materiais você cria estruturas tipo "sanduíche". Escolha a partir de uma ampla gama de materiais em forma de pó, entre eles aços, ligas base de níquel (Ni), cobalto (Co), alumínio (Al), cobre (Cu) ou titânio (Ti), bem como WC ou TiC de matrizes metálicas. Esse tipo de solda generativa é usado nos setores aeroespaciais, de energia, petroquímico, automobilístico e de tecnologia médica.

Parafuso transportador criado através de deposição de metal.

Áreas de aplicação

A Laser Metal Deposition é usada para o revestimento e reparo, criação de componentes inteiros bem como processos de junta, como o fechamento de fendas. Ela também é adequada na manufatura aditiva para geração de componentes completos e para combinação de diferentes processos de fabricação. Dessa maneira, um corpo base fundido ou conformado tradicionalmente pode ganhar vários formatos graças à manufatura aditiva. A tecnologia LMD também pode ser combinada com a solda laser ou corte a laser.

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