Camada por camada Fabricação econômica de componentes metálicos Wire Arc Additive Manufacturing

Todos estão falando sobre a produção aditiva, usando o termo impressão 3D. Com isso, cada vez mais componentes e mercadorias podem ser produzidos de forma rápida e econômica – mesmo a partir do metal, como na chamada WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing (produção aditiva de arco de arame)). O método de arco voltaico oferece vantagens significativas de tempo e custo para diversas aplicações. É especialmente adequado para: o processo de soldagem CMT „frio“ da Fronius.

Os métodos de produção aditivos criam componentes praticamente a partir do nada, depositando um material líquido ou em pó, em camadas, sobre uma placa de base. Com a WAAM, isso é feito usando um eletrodo de arame fundível – o processo é baseado na soldagem por arco voltaico. Técnicas de produção aditiva são particularmente adequadas para produzir geometrias complexas de componentes. Além disso, as peças podem ser produzidas de forma econômica em um tempo muito curto – por isso, a WAAM é uma opção interessante para a construção de protótipos e para séries muito pequenas. Em comparação com a fresagem de uma peça de trabalho a partir de um bloco sólido, o tempo de processamento, o desgaste da ferramenta e a perda de material são significativamente menores.

PROCESSO DE SOLDAGEM „FRIO“ PARA RESULTADOS EXCELENTES

Para a produção de componentes com a WAAM, a estabilidade do processo de soldagem utilizado e a dissipação de calor são cruciais. O processo de soldagem deve ter a menor quantidade de energia possível, de modo que as camadas inferiores não se fundam novamente. Além disso, a camada soldada deve ser contínua, livre de respingos e uniforme. Se houvesse um erro, ele se replicaria nas camadas. Esses requisitos satisfazem o processo de soldagem Cold Metal Transfer (CMT) „frio“ da Fronius.

Duas variantes de controle de processo do CMT são particularmente adequadas. A primeira é aditiva da característica do processo do CMT otimizada para a WAAM. Ela alcança bons pesos do material projetado por unidade de tempo e traz ainda menos calor para o componente. A variante CMT Cycle Step reduz novamente a potência do arco voltaico por meio do desligamento direcionado na fase do processo. No entanto, o processo leva mais tempo para a construção das camadas individuais, pois a taxa de fusão é menor.

O QUE É A WAAM?

Processos de produção aditiva com base em arames – dos quais a WAAM faz parte – fundem um material adicional em forma de arame com um laser, feixe de elétrons ou arco voltaico e constroem o componente a partir dele. Esses métodos de soldagem são, geralmente, muito mais rápidos que os processos baseados em pó: Para a WAAM, o peso do material projetado por unidade de tempo, no caso de materiais de aço, é de até quatro quilos por hora. Soluções de vários arames podem maximizar isso ainda mais no futuro.

Uma outra vantagem para o usuário: a WAAM somente requer um sistema de soldagem adequado. Sistemas especiais caros não são necessários. Além disso, diversos arames já certificados estão disponíveis para o método de arco voltaico. Em métodos de soldagem baseados em pó, a escolha do material ainda é baixa, pois as certificações apropriadas e a preparação da folha de dados costumam levar anos, e o uso de pó de metal ainda é relativamente novo.

APLICAÇÕES WAAM NA PRÁTICA

Um exemplo de uso eficaz da WAAM são os ventiladores utilizados na indústria elétrica. Eles são feitos a partir de materiais de alta qualidade. A fresagem da peça de trabalho é cara devido ao alto consumo de material. A fundição, por sua vez, é geralmente crítica devido à fina espessura da parede, que tem cerca de 1,5 milímetros. Com a WAAM, com base na CMT Cycle Step, as pás das rodas de ventilador feitas de ligas à base de níquel podem ser produzidas e também reparadas de forma aditiva.

Uma outra aplicação é a produção de componentes de titânio na indústria aeronáutica. Eles geralmente são produzidos como peças usinadas – sendo que até 90% do material é perdido. Isso provoca altos custos, longos tempos de processamento e um custoso desgaste de ferramentas. Componentes produzidos com a WAAM, por outro lado, só precisam ser retrabalhados para obter superfícies lisas. As peças aditivas produzidas com CMT não apresentam defeitos de ligação e, além disso, as propriedades metalúrgicas são um grande destaque. Assim, o tempo de processamento, o desgaste e custos de produção podem ser igualmente reduzidos.