Desenvolvimento de um sistema a laser de fibra para tratamento e recuperação de superfícies metálicas

• Processo: 17/15462-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2017
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2018
• Área de conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Marco Antonio Alves de Souza
• Beneficiário: Marco Antonio Alves de Souza
• Empresa: BR Labs Tecnologia Óptica e Fotônica Ltda
• Vinculado ao auxílio: 16/15994-0 - Desenvolvimento de um sistema a laser de fibra para tratamento e recuperação de superfícies metálicas, AP.PIPE
• Assunto(s): Óptica Laser Fibra óptica Materiais metálicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Controle de Deposição de Metais em Malha Fechada | Deposição de Metais | Deposição Direta de materiais a laser | Fabricação aditiva | Laser de Fibra | Tratamento e Recuperação de superfícies | Óptica - Mecatrônica - Automação

Resumo

Este projeto propõe o desenvolvimento de um sistema de Deposição de Materiais metálicos a Laser (DML) para tratamento e recuperação de superfícies metálicas em geral. O metal em forma de pó é pulverizado em direção ao foco de um feixe de raio laser incidente sobre a superfície do substrato sob tratamento de forma simultânea. Como resultado, ocorre a fusão das partículas do material com o substrato criando uma camada solidamente aderente. Tratamentos de superfícies metálicas constituem uma etapa ou processo de grande interesse para diversos ramos da indústria com o intuito de prevenir desgastes ou reparar superfícies danificadas, principalmente de componentes mecânicos de alto valor agregado, geralmente designados para operarem em condições extremas de trabalho e/ou atenderem requisitos de segurança imprescindíveis. Métodos tradicionais para realizar tais procedimentos normalmente são custosos e possuem desvantagens significativas. A deposição de metais a laser, por outro lado, é uma tecnologia de processo inovador que possibilita, com precisão e qualidade superiores, a adição de metais às superfícies de interesse garantindo um método de menor custo operacional e especializado de revestimento e restauração que permite prolongar a vida útil desses componentes. Um fator de extrema importância relativo a essa técnica é o controle do processo. Sistemas DML usuais geralmente contemplam controle de parâmetros pré-definidos não realizando ajustes automáticos no decorrer do processo. A desvantagem desta abordagem é que as ocorrências de distúrbios durante o processo ou irregularidades na superfície podem impactar o resultado final. É neste sentido que o diferencial inovador que este projeto vem apresentar é a proposição de um controle inteligente do sistema que permita avaliar em tempo real o processo de deposição e ajustar os parâmetros automaticamente conforme necessário. Será desenvolvido algoritmos baseado em sensoriamento por imagens, controle CNC e em CAD para realizar tal controle. A empresa BR Labs possui anos de experiência em sistemas de lasers, associado ao conhecimento adquirido pelo pesquisador em seus nove anos de experiência em sistemas eletrônicos de automação e programação de softwares, o projeto que está sendo proposto é altamente factível. Neste trabalho pretende-se utilizar laser de estado sólido do tipo baseado em fibra óptica (comumente denominado laser de fibra) pelo seu bom custo-benefício em termos de robustez, confiabilidade e relativo baixo-custo, e seus parâmetros de competitividade fundamentais à indústria em geral, cujo propósito é desenvolver um sistema de automação capaz de realizar a deposição controlada de materiais metálicos em forma de pó aspergidos em direção às superfícies metálicas mediante a fusão à alta temperatura despendida pelo foco do raio laser incidente na superfície. Os resultados deste projeto tornarão a empresa muito mais competitiva e o país contará com mais uma empresa que terá disponível um produto com tecnologia nacionalizada, mas com uma inovação que o difere dos produtos já existentes no mercado. Este projeto visa contribuir significativamente para o desenvolvimento científico, tecnológico e de inovação no país. A implantação da tecnologia laser apresenta benefícios que envolvem ganhos de produtividade e reduções de custos. Averiguações nas linhas de produção comprovam que é possível aumentar a produtividade e reduzir os custos de operação, implicando diretamente na melhoria da competitividade. Além dos benefícios econômicos, a tecnologia também integra benefícios sociais e ambientais. Um único sistema consegue propiciar aumento da produtividade, redução de custos, maior segurança de operação do sistema e redução do impacto ambiental. Com o domínio desta tecnologia a empresa BR Labs pode atender aos diversos setores da indústria brasileira, tais como o automotivo, médico hospitalar, prestação de serviço, linha branca, metais sanitários, dentre outros. (AU)