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O Instituto Fraunhofer ILT ganhou o concurso da ASTM International, para a normalização da monitorização do estado da máquina de LB-PBF

Normalização da impressão 3D: ASTM adjudica contrato ao Fraunhofer ILT

Redação Induglobal06/09/2021

Com vários anos de trabalho no campo do fabrico aditivo, o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Laser ILT (Aachen, Alemanha), foi escolhido pela ASTM International, para desenvolver um projeto que visa a normalização da monitorização do estado da máquina de fusão em leito de pó com raio laser (Powder Bed Fusion – Laser Beam, ou LB-PBF, na sigla em inglês). O foco está na seleção e qualificação da tecnologia de sensores de imagem que pode ser utilizada para supervisionar especificamente o estado dos sistemas LB-PBF. A partir dos dados obtidos, o instituto formulará recomendações de redução de custos para os utilizadores finais desta tecnologia.

As normas unificadas internacionalmente simplificam a vida dos fabricantes e utilizadores de serviços e produtos. Frequentemente, o avanço de uma nova tecnologia apenas ocorre quando a mesma é normalizada, visto que o cumprimento das normas inspira confiança entre os utilizadores. Desde 2009, a ASTM International, esde há mais de 120 anos uma das principais organizações internacionais não governamentais de normalização, liderou a normalização do fabrico aditivo no Comité F42. Além disso, a ASTM International formou o Centro de Excelência de Fabrico Aditivo (AM CoE) em 2018, como uma associação cooperativa entre a ASTM e representantes do governo, da indústria e da academia. O AM CoE tem como objetivo acelerar a normalização do fabrico aditivo através da realização de projetos de I+D a curto prazo e específicos, assim como proporcionar educação e desenvolvimento da força de trabalho, certificação e serviços de aconselhamento.

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Sistema ótico de um equipamento LB-PBF com vários scanners. No âmbito do projeto serão supervisionados os sistemas correspondentes. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Alemanha.

A experiência do Fraunhofer ILT convence o CoE de AM

Através do desenvolvimento de um novo mecanismo de financiamento, denominado Call for Projects (CFP), a ASTM permitiu a todas as organizações a nível mundial apresentar propostas para abordar as lacunas de normalização do AM e receber apoio da ASTM. “A nossa extraordinária experiência em LB-PBF tem por base 25 anos de desenvolvimento no fabrico aditivo e hoje permite-nos combinar de forma proveitosa os conhecimentos dos especialistas com as tecnologias digitais”, explica Niklas Prätzsch, diretor de Projetos na área de competência de Fusão em Leito de Pó com Laser, no Fraunhofer ILT. “Após a finalização da avaliação de propostas por parte da secção executiva de investigação e inovação da ASTM (F42.90.05), fomos selecionados como novo parceiro do projeto”.

Normalização e simplificação da manutenção

A supervisão dos sistemas LB-PBF desempenha um papel muito importante em todo o processo, visto que a ótica de alta precisão, sensível ao desgaste e dispendiosa, dos respetivos sistemas suscita grandes exigências de limpeza: é utilizado pó metálico muito fino e os sistemas óticos podem ser contaminados durante o processo. Portanto, devem ser limpos regularmente como medida preventiva. O crescente número de sistemas óticos e as potências de laser cada vez mais elevadas que são utilizadas em LB-PBF têm um efeito agravante. Prätzsch: “A carga, a probabilidade de falha e o esforço de manutenção dos sistemas óticos são cada vez maiores, sendo que os utilizadores continuam a ter de se confrontar com diretrizes de manutenção baseadas na escassa experiência com gerações de sistemas anteriores”.

O instituto de Aachen trabalhará até ao final de 2021 no desenvolvimento de diretrizes para normalizar e simplificar a manutenção e a revisão dos sistemas LB-PBF. “As atuais diretrizes de manutenção dos fabricantes costumam ser ainda demasiado conservadoras. Ao contrário do que acontece com as tecnologias de fabrico adotadas desde há algum tempo, não é disponibilizada qualquer base de dados, ou é disponibilizada apenas uma, comparativamente pequena, para tomar decisões quando é necessário determinar os ciclos de manutenção”, explica Prätzsch. Por este motivo, os utilizadores substituem os componentes demasiado cedo e aumentam os custos de exploração, visto que aumentam quer os tempos de inatividade improdutivos quer o consumo de peças de substituição.

O Fraunhofer ILT foca-se agora na seleção e qualificação da tecnologia de sensores de imagem para a supervisão dos sistemas óticos altamente sobrecarregados de las máquinas LB-PBF. Além disso, está a elaborar recomendações para os utilizadores finais da tecnologia. O seu objetivo é ajudar os utilizadores finais a avaliar de forma independente o estado dos sistemas óticos e a planificar os ciclos de manutenção, utilizando melhor informação sobre o estado real do sistema. Estes ciclos já não terão por base a perceção subjetiva ou a experiência, mas sim dados reais. Isto significa que é menos provável que a manutenção seja realizada demasiado cedo ou demasiado tarde, aproximando-se mais do momento adequado. Isto deverá reduzir significativamente os custos para o utilizador final.

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Imagem de um vidro de proteção que não foi mantido de forma oportuna. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen, Alemanha.

A monitorização baseada em dados como melhor prática para a tomada de decisões

Com a normalização, os engenheiros de Aachen querem permitir aos utilizadores finais a criação fácil e rápida das suas próprias bases de dados, proporcionando-lhes a correta classificação e interpretação dos dados. O objetivo é uma melhor prática normalizada para a tomada de decisões que recomende ao utilizador final quando e como realizar a manutenção ou a calibração. Prätzsch resume: “Proporcionamos aos utilizadores finais recomendações que simplificam a utilização da rentável tecnologia de sensores de imagem para a supervisão do estado dos sistemas óticos nos sistemas LB-PBF. Com base nos dados, podem tomar decisões fundamentadas sobre se é necessária ou não a manutenção”. O objetivo é uma supervisão normalizada do estado que reduza o tempo que anteriormente se dedicava à revisão e à manutenção dos sistemas óticos.

Jaba: tradução 4.0

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