Um marco na manufatura híbrida com tecnologia laser

A KUKA, junto com o Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) (Instituto Fraunhofer de Tecnologia a Laser) e outros parceiros industriais, está trabalhando em um projeto BMBF-KIT (Karlsruhe), para integrar a tecnologia LMD híbrida na cadeia de fabricação. É utilizado o processo Laser Metal Deposition (LMD), mais conhecido como impressão 3D. A base do sistema é formada por robôs KUKA.

3 de junho de 2020

Manufatura híbrida aditiva: impressão 3D de metal com economia de recursos e maior flexibilidade

Tecnologias convencionais subtrativas ainda são o padrão nos pavilhões de fabricação. Por isso, componentes forjados e fundidos de forma complexa muitas vezes precisam ser usinados com grande dispêndio. Na fabricação de componentes de alto desempenho e leves como, por exemplo, na construção aeronáutica, até 90 por cento da matéria-prima continua sendo removida. Em contrapartida, na manufatura aditiva os componentes são estruturados em camadas. Aqui não apenas são economizados recursos e evitados resíduos de produção, mas a fabricação se torna extremamente flexível.

A base para a manufatura híbrida aditiva é formada por robôs KUKA com sistema de sensores e software especiais

Manufatura híbrida aditiva como alternativa prática

A manufatura híbrida aditiva é uma alternativa prática para os processos convencionais. Aqui as peças brutas são produzidas convencionalmente, por exemplo, através de forja ou fundição, mas geometrias adicionais são aplicadas aditivamente e os componentes são personalizados dessa forma – no âmbito do projeto ProLMD, fomentado pelo Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (Ministério Federal de Educação e Pesquisa), por exemplo, por meio de solda por deposição a laser LMD. A vantagem diante de outras técnicas aditivas é a elevada taxa de formação. Assim é possível fabricar localmente com eficiência, por exemplo, componentes estruturais reforçados para aviões ou componentes altamente funcionais para turbinas. Contudo, até agora muitas vezes os elevados custos e as exigentes condições de usinagem impediam um uso abrangente desta tecnologia.

Em função da necessidade de proteger os materiais contra a oxidação na solda por deposição a laser e toda a instalação se encontrar em uma atmosfera de gás de proteção, muitas vezes ainda existem limitações no tamanho dos componentes a serem produzidos.

Günter Neumann, Head of KUKA Business Unit Laser Applications

Manufatura híbrida de componentes grandes baseada na tecnologia KUKA LMD

O objetivo do projeto ProLMD é desenvolver uma tecnologia de processo e de sistema robusta e eficaz para a aplicação da tecnologia LMD na fabricação de componentes de grande porte. Este sistema deve satisfazer as mais modernas tecnologias de produção e os elevados requisitos de segurança em áreas como a indústria aeroespacial. A tecnologia de sistema padronizada, baseada em robôs KUKA, oferece vantagens em termos de custos. Graças à utilização de um sistema guiado por fibra, o robô permanece quase sem restrições em sua área de trabalho. Assim é possível abordar de forma flexível geometrias e tamanhos de componentes – mesmo em pequenos lotes.

No ProLMD é estudado o desenvolvimento de processos altamente eficientes para a solda por deposição a laser LMD

As vantagens na solda por deposição a laser LMD: menor tempo de fabricação, menores custos

Os resultados do ProLMD já devem entrar nos próximos anos na produção dos parceiros de projeto envolvidos MTU, Airbus e Daimler. "Partimos de um marco na aplicação industrial do processo da manufatura híbrida", diz Lars Ott, Gerente de Projeto ProLMD na KUKA. Os especialistas consideram reduzir o tempo de fabricação em 50 por centro e os custos em 20 até 30 por cento através desta tecnologia. Além disso, através da implementação é possível dar uma contribuição sustentável para a eficiência de recursos na produção.

No projeto, a KUKA baseia-se na experiência de muitos anos dos peritos da localidade de Aachen na área da tecnologia laser baseada em robô. Para o projeto a KUKA concebeu e executou duas linhas de produção idênticas para a manufatura híbrida aditiva, que estão em uso nos pavilhões próprios na localidade de Würselen em Aachen, bem como no Fraunhofer-Institut localizado na proximidade. "A longo prazo queremos fortalecer a fabricação seriada", explica Günter Neumann.