A evolução do processamento a laser 3D

Quando se trata de processamento a laser 3D, a indústria aeroespacial se destaca como uma das principais usuárias da tecnologia. Nesta aplicação, um laser perfura furos de resfriamento em uma pá de motor de turbina. Imagens: Prima Power Laserdyne

Qual é o primeiro pensamento que vem à mente de um fabricante de metal quando a frase "máquina de processamento a laser multiprocesso" é pronunciada em uma conversa? Muito provavelmente, será uma máquina combinada de corte e puncionamento a laser.

Alguns veteranos da indústria podem até se lembrar da primeira máquina "combinada" que estreou no International Manufacturing Technology Show, então conhecido como International Machine Tool Show, há mais de 40 anos. A Strippit colocou um laser de CO2 em uma puncionadeira de revólver e provou ser um sucesso - tanto que a tecnologia de corte a laser é a maneira dominante de produzir peças brutas na maioria das lojas.

Para alguns fabricantes de metal de alta precisão, no entanto, um laser multiprocesso assume outro significado. Para eles, as origens deste tipo de máquina-ferramenta de processo a laser remontam a alguns anos após a primeira máquina combinada de punção a laser de CO2/torre fazer sua estreia. Alguns engenheiros em Minnesota desenvolveram uma máquina em que um feixe de laser de CO2 focado que podia se mover em três eixos poderia ser usado para cortar e soldar. Este não era um caso em que o laser estava parado e a mesa, com a folha de metal presa a ela, movia-se sob o laser. Neste caso, a peça de trabalho estava estacionária e a viga foi entregue a ela.

Essas máquinas a laser 3D encontraram os primeiros fãs. A Harley-Davidson os usou para aparar peças profundas. Em seguida, uma máquina de processamento a laser com capacidade de se mover nos eixos C e D foi desenvolvida para a Xerox, que procurava um dispositivo para perfurar e cortar estruturas de computador soldadas.

"Era considerada usinagem não convencional na época", disse Mark Barry, funcionário veterano da Prima Power Laserdyne, fabricante de máquinas de processamento a laser 3D. "As pessoas não sabiam muito sobre lasers. Havia muito ceticismo."

Esse ceticismo sobre lasers certamente não existe agora. Muito disso foi possível graças à tecnologia de laser de CO2, que foi o carro-chefe de muitas empresas de fabricação de metal ao longo dos anos.

Isso começou a mudar, no entanto, com o desenvolvimento da tecnologia de laser de fibra. Em vez de precisar de um grande ressonador com espelhos e gases para criar o laser, como é o caso da tecnologia de CO2, um laser de fibra é criado dentro e entregue por cabos de fibra ótica.

A tecnologia do laser de fibra tem muitas vantagens quando comparada ao laser de CO2. O laser de fibra tem um comprimento de onda mais curto (1,06 mícrons) do que o laser de CO2 (10,6 mícrons), o que significa que o laser de fibra demonstrou maiores características de absorção; isso se traduz em velocidades de corte mais altas e na capacidade de cortar materiais refletivos, como cobre, latão e alumínio, de forma muito melhor e segura. O feixe focalizado de um laser de fibra também demonstra maior densidade de potência do que um laser de CO2 com potência semelhante; maior densidade de potência do feixe de laser significa que o metal pode ser levado ao estado fundido mais rapidamente, tornando o corte mais rápido. Um laser de fibra também é muito mais eficiente em termos de energia e requer menos manutenção do que um laser de CO2.

Esse é o resumo, e não é à toa que o laser de fibra é hoje a tecnologia predominante quando se trata de corte, tanto no mundo 2D quanto no 3D.

"Antigamente, você ligava uma máquina de corte a laser e esperava cerca de 15 minutos até que ela esquentasse", disse Barry. "Então você pode começar a processar.

Com um alimentador de arame e dispersão ideal de um gás de proteção, um laser pode ser usado para soldar vários materiais reativos, como este componente aeroespacial de titânio abobadado.

"Aproxime-se de um laser de fibra hoje e poderá ligá-lo e começar a processar imediatamente. Você terá as mesmas características e qualidade de feixe que tinha quando desligou a máquina no dia anterior."

A coisa sobre a tecnologia de laser de fibra em meados da década de 1990 era que era uma tecnologia de onda contínua. Na época, não era adequado para o que estava surgindo como uma das principais aplicações do processamento a laser 3D - perfuração.