A montadora japonesa Honda revelou oficialmente que usa AM de metal em várias aplicações, incluindo várias peças finais para a equipe F1 Honda Red Bull. A empresa usa tecnologia e sistemas de fusão de leito de pó a laser (PBF) da Nikon SLM Solutions. Um dos principais benefícios que a Honda obteve é o amplo know-how na otimização do fluxo de trabalho de AM e todos os parâmetros do processo.
A Honda diz que seus engenheiros recorrem à AM de metal para criar formas complexas que são impossíveis de serem alcançadas por fundição ou forjamento. A empresa também destaca que um amplo know-how é necessário para uma fabricação eficiente, como minimizar a quantidade de material de suporte e criar uma forma que seja fácil de remover.
Conhecimento em impressão 3D
As condições de impressão, como o estado do material, o nível de irradiação do laser, o fluxo de gás inerte e a colocação do produto na placa base, são uma coleção de know-how para melhorar a qualidade e a eficiência. Por esse motivo, a Honda projeta e fabrica várias peças de AM de metal internamente. Isso permite que a empresa acumule know-how ao tentar várias condições para otimizar os parâmetros, tirando fotos de cada camada com uma câmera para verificar o estado de fusão e verificando a temperatura e a saída do laser.
Para otimizar os parâmetros, uma peça de teste é colocada em uma placa, e condições como a saída do laser e a velocidade de varredura são variadas, enquanto a resistência é verificada por meio de testes de tração para determinar o valor ideal. Ao determinar o valor ideal, é vital definir as condições do laser para que as esferas (partes onde o pó metálico derrete e solidifica) formadas em cada camada se sobreponham sem nenhuma lacuna.
Se a potência do laser for insuficiente, as esferas serão minúsculas, e o espaçamento entre as esferas e a profundidade da esfera (espessura da camada) será inadequado, resultando em lacunas. Por outro lado, se a potência for muito alta, o gás gerado pela poça de fusão durante a irradiação do laser não será totalmente liberado e permanecerá dentro.
A produtividade também melhorou. Ao passar de uma máquina de modelagem com uma pequena área de modelagem, usada no estágio de protótipo, para uma impressora 3D com uma grande área de modelagem para a fabricação do produto final, quanto maior o espaço de construção, mais suscetível ele é a perturbações externas. Isso ocorre porque em áreas no lado a favor do vento, onde a velocidade do fluxo de gás inerte é lenta, há uma falta de capacidade de remover vapores gerados quando o metal derrete e respingos causados por metal fundido, resultando em problemas com a modelagem no lado a favor do vento.
Para resolver esse problema, uma câmera de alta velocidade é usada para verificar o status de remoção de respingos para cada camada. A causa do problema é identificada comparando-a com a distribuição da velocidade do vento usando um sensor de velocidade do vento. Ao otimizar a velocidade do vento, as condições são definidas para alta qualidade em toda a área de modelagem.
O processo PBF de metal consiste em repetir a soldagem a laser a cada poucas dezenas de mícrons, tornando a peça propensa à deformação. Convencionalmente, uma peça era criada e medida, e os parâmetros eram corrigidos com base nos dados de medição. Esse processo era repetido para melhorar a precisão dimensional.
No entanto, esse método leva tempo e não permite uma produção rápida. Portanto, a tecnologia de simulação de previsão de deformação foi adotada para reduzir tentativa e erro. Ao incorporar métodos de deformação, nos quais a simulação é boa, no design, a postura de modelagem e a forma de suporte podem ser otimizadas, permitindo que a criação de modelos com alta precisão dimensional seja alcançada rapidamente.
Impressão 3D de peças de F1 (pistões, carcaças de turbinas)
Um exemplo da aplicação da tecnologia AM de metal é encontrado nas peças da unidade de potência dos carros de F1, e a Honda fornece os motores para o atual vencedor do Driver World Champion Max Verstappen ( Red Bull Racing ). Ao utilizar a tecnologia AM de metal, a Honda pode responder rapidamente às mudanças de especificação que incorporam formas complexas e de paredes finas que eram impossíveis com técnicas de fabricação convencionais, visando encurtar os tempos de produção e reduzir custos.
O pistão, que antes era feito de alumínio forjado, foi substituído por aço impresso em 3D para dar a ele a força para suportar o aumento na pressão de combustão que vem com o progresso do desenvolvimento. Como o aço tem uma gravidade específica maior do que o alumínio, ele geralmente seria mais pesado. Ainda assim, ao aplicar a tecnologia AM de metal, foi possível torná-lo mais leve do que a tecnologia convencional.
Carcaças de turbina são outro exemplo. Elas são feitas de Inconel, uma liga à base de níquel altamente resistente ao calor, e eram fabricadas anteriormente por fundição de precisão. Carcaças de turbina são maiores que pistões e têm seções de paredes finas, então a deformação era um grande problema durante a fabricação. Os engenheiros da Honda conseguiram estabelecer uma tecnologia de fabricação eficaz para pistões e carcaças de turbina usando AM de metal. Ao mesmo tempo em que superavam padrões dimensionais rigorosos, eles também reduziram significativamente os custos e o tempo de produção. Eles foram introduzidos no meio da temporada de 2020 e contribuíram para a vitória naquele ano. Para saber mais sobre as tecnologias da Honda acesse o site.
