GE Additive / Concept Laser

Manufatura
Aditiva

GE Additive

A Concept Laser foi fundada em 2000 e rapidamente tornou-se um dos fornecedores líderes mundiais de máquinas e tecnologia industrial para impressão 3D de peças metálicas. Em dezembro de 2016, ela juntou-se à GE Additive adicionando uma vasta gama de tamanhos de máquinas DMLM para as áreas de conhecimento em manufatura aditiva da GE.

A Tecno-How representa a Concept Laser no Brasil e na Argentina.

Máquinas de fusão direta de metal por laser (DMLM)

As máquinas DMLM da Concept Laser usam lasers para fundir camadas de pó metálico fino e criar geometrias complexas com uma precisão incrível diretamente de um arquivo CAD. Diversas máquinas de diferentes tamanhos — incluindo o maior sistema de leito de pó metálico de manufatura aditiva no mundo — estão disponíveis para atender as necessidades de qualquer indústria. Características inovadoras, incluindo a patenteada tecnologia LaserCUSING®, as diferencia das demais máquinas disponíveis.

O processo baseado em fusão de leito de pó metálico por laser abre novas liberdades no que diz respeito à configuração de peças e também permite a ausência de ferramental, economicamente viável para fabricação de componentes altamente complexos em lotes pequenos.

Os clientes das empresas vêm de diferentes setores da indústria, como por exemplo, tecnologia médica e odontológica, indústria aeroespacial, ferramentaria e construção de molde, indústrias automotiva, relojoeiras e de jóias. Entre outros materiais, as impressoras de metal 3D da Concept Laser processam materiais em pó de aço inox e aços para trabalho a quente, ligas de titânio e alumínio e – para fabricantes de jóias – metais preciosos.

Além das máquinas de produção de manufatura aditiva de primeira classe, também da Concept Laser, a GE Additive oferece materiais e ampla consultoria em desenvolvimento para várias indústrias. A GE Additive dedica-se ao maior desenvolvimento e transformação do setor industrial com plantas definidas por software, bem como soluções conectadas, adaptadas e progressistas.

O que é a fusão direta de metal por laser?

Fusão direta de metal por laser (DMLM) é um processo de manufatura aditiva que utiliza laser para fundir camadas ultrafinas de pó metálico para construir um objeto tridimensional. Os objetos são construídos diretamente a partir de um arquivo .stl gerados por meio de dados do CAD (desenho assistido por computador). O uso de um laser para fundir seletivamente camadas finas de pequenas partículas produz objetos com características finas, densas e homogêneas.

O processo DMLM começa com um rolo que espalha uma fina camada de pó metálico na plataforma de impressão. Em seguida, um arquivo .stl direciona um laser para criar uma seção transversal do objeto, fundindo completamente as partículas de metal. A plataforma de impressão é então abaixada para que o processo possa ser repetido para criar a próxima camada do objeto. Após a impressão de todas as camadas, o excesso do pó não fundido é escovado, soprado ou jateado. O objeto normalmente requer pouco ou nenhum acabamento.

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M2 Series 5
Mlab R
Mlab 200R
M Line Factory
X Line 2000R

Concept Laser M2 Series 5

Dados Técnicos

Envelope de construção245 x 245 x 405* mm (x, y, z)
*Depende da configuração da placa de construção e da espessura da plataforma (o intervalo real é de 405-313 mm)
Espessura da camada25 – 120 μm
Velocidade de produção2 – 35 cm3 / h (dependendo do material / potência do laser)
Sistema de laserLaser de fibra 2 x 1 kW (cw), 2 x 400 W (cw), opcional 1 x 400 W (cw)
Sistema de aquecimento61 – 72 μm
Sistema de fixação de referência (opcional)EROWA, outros sob consulta
Diâmetro do foco70 μm – 500 μm (foco variável)
Velocidade máxima de escaneamentoMáx. 4,5 m / s com ajuste de foco variável
Sistema de filtrointegrado com filtro de superfície de 20 m2
Consumo de energiaaprox. 9 kW
Conexão elétricaAC 400 V (3/N/PE), 32A
Outras conexõesAr comprimido 6-10bar
Fornecimento de gás inerte2 conexões de gás fornecidas para Nitrogênio e Argônio
Gerador N2 externo (opcional)
Consumo de gás inerte5l / min < 1 m3/h
Dimensões do equipamento2,739 x 2,050 x 2,781 mm
Peso do equipamentoaprox. 2,500 kg
Materiais
  • Aço Ferramenta H13
  • Aço Inox 17-4 PH
  • Aço Inox 316L
  • Aço Maraging M300
  • Alumínio A205
  • Alumínio AlSi10Mg
  • Alumínio AlSi7Mg
  • Cobalto CoCrMo
  • Cobalto CoCrW
  • Niquel 718
  • Níquel 625
  • remanium® star CL (CoCrW)
  • Titânio CPTi Grau 2
  • Titânio Ti6242
  • Titânio Ti6Al4V ELI grau 23

 


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Concept Laser Mlab R

Dados Técnicos

Envelope de construção50 x 50 x 80 mm (x,y,z)
90 x 90 x 80 mm (x,y,z)
Espessura da camada 15 – 30 μm
Velocidade de produção
1 – 5 cm3 / h (dependendo do material)
Sistema de laserLaser de fibra 100 W (cw)
Velocidade máxima de escaneamento7 m/s
Diâmetro do focoaprox. 50 μm
Fixação da plataforma de construçãoMecânica
Consumo de energia1,5 kW
Conexão elétricaAC 230 V (1/N/PE), 16 A
Outras conexões1 conexão padrão para gás
Fornecimento de gás inerteNitrogênio ou Argônio
Consumo de gás inerte0,6 – 0,8 l/min
Dimensões do equipamento705 x 1,848 x 1,220 mm
Dimensões da estação de manuseio do pó729 x 1,391 x 628 mm
Peso do equipamentoaprox. 600 kg
Peso da estação de manuseio do póaprox. 100 kg
Condições de operação15 – 30ºC
Materiais
  • Aço Inox 17-4 PH
  • Aço Inox 316L
  • Alumínio AlSi10Mg
  • Bronze CuSn
  • Ouro, Amarelo
  • Ouro, Rose
  • Platina
  • Prata 930
  • rematian® CL (Ti6Al4V ELI)
  • remanium® star CL (CoCrW)
  • Titânio CPTi Grau 2
  • Titânio Ti6Al4V ELI Grau 23

 


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Concept Laser Mlab 200R

Dados Técnicos

Envelope de construção50 x 50 x 80 mm (x,y,z)
90 x 90 x 80 mm (x,y,z)
100 x 100 x 100 mm (x,y,z)
Espessura da camada15 – 30 μm
Velocidade de produção1 – 9 cm3 / h (dependendo do material)
Sistema de laserLaser de fibra 200 W (cw)
Velocidade máxima de escaneamento7 m/s
Diâmetro do focoaprox. 75 μm
Fixação da plataforma de construçãoPneumática
Consumo de energia1,5 kW
Conexão elétricaAC 230 V (1/N/PE), 16A
Outras conexões1 conexão padrão para gás
Fornecimento de gás inerteNitrogênio ou Argônio
Consumo de gás inerte0,6 – 0,8 l/min
Dimensões do equipamento820 x 1,839 x 1,410 mm
Dimensões da estação de manuseio do pó729 x 1,392 x 628 mm
Peso do equipamentoaprox. 700 kg
Peso da estação de manuseio do póaprox. 100 Kg
Condições de operação15 – 30ºC
Materiais
  • Aço Inox 17-4 PH
  • Aço Inox 316L
  • Aço Maraging M300
  • Alumínio AlSi10Mg
  • Bronze CuSn
  • Níquel 718
  • Titânio CPTi Grau 2
  • Titânio Ti6Al4V ELI Grau 23
  • rematian® CL (Ti6Al4V ELI)
  • remanium® star CL (CoCrW)

 

 


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Concept Laser M Line Factory

Dados Técnicos

Envelope de construção500 x 500 x até 400 mm (x, y, z)
Espessura da camada20 – 100 µm
Velocidade de produçãoEquipamento modular: produção 24/7
Sistema de laser

Ótica 3D com laser de fibra de 4 x 400 W (cw) ou 4 x 1.000 W (cw)*
* Em desenvolvimento

Diâmetro do foco50 µm – 500 µm (ajuste de foco dinâmico)
Velocidade máxima de escaneamentomáx. 5 m/s
Sistema de filtrointegrado com filtro de superfície de 2 x 20 m2
Módulos de gestão da qualidade (QM)QM poça de fusão 3D, QM monitoramento remoto, QM atmosfera, QM pó, QM documentação, QM espalhamento da camada
Fornecimento de gás inerteNitrogênio ou Argônio
Dimensões da unidade de produção com módulos4,245 x 4,300 x 3,525 mm
Peso da unidade de produção com módulosaprox. 14,000 kg
Dimensões da unidade de processamento2,960 x 3,090 x 4,190 mm
Peso da unidade de processamentoaprox. 7,000 Kg
Materiais
  • Cobalto CoCrMo
  • Níquel 718 CL

 

 


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Concept Laser X Line 2000R

Dados Técnicos

Envelope de construção800 x 400 x 500 mm (x, y, z)
Espessura da camada30 – 150 μm
Velocidade de produçãoaté 120 cm3 / h (dependendo do material, parâmetro e geometria)
Sistema de laserLaser de fibra 2 x 1000 W (cw)
Sistema de aquecimento9 kW, temperatura máxima de 200ºC
Velocidade máxima de escaneamento7 m/s
Diâmetro do focoaprox. 100 μm – 500 μm
Consumo de energiaconsumo médio 13 kW
Conexão elétricaAC 400 V (3/N/PE), 50 A, 50 – 60 Hz
Fornecimento de gás inerte1 conexão padrão para gás
Consumo de gás inerte

aprox. 17 – 34 l/min*
*Consumo de gás inerte durante o processo de construção com N2

Dimensões do equipamento5,235 x 3,655 x 3,604 mm
Peso do equipamentoaprox. 9,500 kg
Condições de operação15 – 25ºC
Equipamento periférico necessárioEstação de peneiramento, silo para pó
Materiais
  • Aço Inox 316L*
  • Alumínio AlSi10Mg – Balanceado
  • Alumínio AlSi10Mg – Produtividade
  • Cobalto CoCrMo*
  • Níquel 718
  • Titânio Ti6Al4V ELI Grau 23

*Materiais e parâmetros em desenvolvimento.

 

 


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DMLM vs. DMLS
Materiais DMLM
Materiais disponíveis
SLM & SLS
Aplicações DMLM
Vantagens do DMLM

DMLM vs. DMLS

O processo de sinterização direta de metal por laser (DMLS) utiliza um laser para fundir parcialmente as partículas, a fim de que haja aderência de umas às outras. O processo DMLM é muito semelhante, exceto que o material é completamente fundido para criar poças de fusão ultrafinas, que solidificarão quando à medida que esfriam.

O termo “DMLS” é frequentemente utilizado para se referir a ambos processos, embora o termo “DMLM” esteja emergindo gradualmente como a forma preferida para referenciar o processo quando a fusão completa ocorre.

DMLM em ação

As opções disponíveis de laser permitem a nossos clientes personalizarem o sistema M2 Cusing para suas necessidades específicas. Um sistema de manipulação de material de ciclo fechado assegura que o contato do operador com pós-reativos não fundidos e fuligem seja reduzido ao mínimo absoluto. Isso, juntamente com o mecanismo de troca de filtro patenteado com a passivação de inundação em água, faz parte do design que torna o sistema M2 Cusing incomparável em termos de segurança.


 

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Materiais DMLM

A potência e a precisão dos lasers utilizados no processo DMLM tornam possível o uso de metais extremamente resistentes fornecidos como pós extremamente finos. Máquinas usando fusão direta de metal por laser elaboram, ainda peças super-resistentes usadas em aplicações rigorosas nos setores aeroespacial, automobilismo e petroquímico.

TITÂNIO

O titânio é um dos materiais mais populares utilizados no processo de fusão direta de metal por laser. As peças de titânio suportam altas pressões e temperaturas extremas. As peças fabricadas por máquinas de fusão direta de metal por laser são valiosas onde uma rápida transformação de testes de produtos limitados é uma vantagem estratégica.

AÇO INOX

Como o aço inox é conhecido por sua resistência, dureza e ductilidade, ele é frequentemente utilizado para imprimir protótipos funcionais e peças de produção. Quando o baixo carbono é requerido como conteúdo, o aço inox 316L é uma opção. É um composto resistente, dúctil e soldável, altamente resistente ao desgaste e corrosão. O aço maraging é utilizado para criar canais internos de refrigeração isolantes, importantes nos moldes de injeção. Este aço ferramenta é rapidamente usinado e facilmente polido em pós-processamento.

SUPERLIGAS

Inconel 718 é uma superliga com propriedades requeridas em motores de foguete e jato. Sua resistência ao calor e corrosão também o torna ideal para uso em várias aplicações da indústria química. O cromo cobalto é outra superliga que oferece resistência à alta temperatura e tenacidade. Também é utilizado na impressão de peças de turbinas e motores.

ALUMÍNIO

As ligas de alumínio possuem excelentes características de fusão que são importantes na manufatura aditiva. O processo DMLM é utilizado para criar objetos de alumínio rígido capazes de suportar cargas significativas. Componentes de alumínio altamente usináveis são utilizados em aplicações automotivas, de corrida e térmicas.


 

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Materiais disponíveis

  • Aço Inox 316L
  • Alumínio AlSi10Mg
  • Alumínio AlSi7Mg
  • Aço Maraging M300
  • Aço Inox 17-4 PH
  • Titânio Ti6Al4V ELI grau 23
  • Níquel 718
  • Níquel 625
  • Cobalto CoCrMo
  • Titânio CPTi Grau 2
  • Alumínio A205
  • Bronze CuSn
  • remanium® star CL (CoCrW)*
  • rematian® CL (Ti6Al4V ELI)
  • Alumínio AlSi10Mg – Balanceado
  • Alumínio AlSi10Mg – Produtividade
  • Prata 930
  • Ouro, Amarelo
  • Ouro, Rose
  • Platina

 

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Fusão Seletiva a Laser (SLM) &
Sinterização Seletiva a Laser (SLS)

SLM e SLS são dois processos de manufatura aditiva diferenciados pelo grau em que os materiais são fundidos. O SLM envolve a fusão total do material, enquanto o SLS envolve a sinterização (fusão parcial) do material. Em ambos os casos, o termo “seletivo” refere-se à fusão precisa de camadas ultrafinas do material de construção.

O SLS é um processo de temperatura mais baixa que o SLM, embora o SLS ainda produza peças com precisão dimensional e geometrias complexas. Estruturas de suporte não são necessárias durante a impressão. O SLS utiliza pós de um ou dois componentes. Quando se utiliza o pó de dois componentes, o laser funde a camada externa, e o material interno se funde com as partículas adjacentes.

Com o processo SLS, é possível reduzir o encolhimento e empenamento através do aquecimento da câmara de construção a uma temperatura logo abaixo da necessária para sinterizar ligas de pós de metal, plásticos, vidros e cerâmicas. A porosidade da superfície comumente associada à sinterização é tratada com a aplicação de um selante.

Como a fusão seletiva à laser (SLM) necessita da fusão completa em temperaturas muito altas, distorções e tensões nos objetos são mais pertinentes. No entanto, a fusão total minimiza a porosidade.

As tensões introduzidas pelo processo SLM de alta temperatura tornam vital manter o objeto firmemente fixado à plataforma de impressão durante a impressão. Uma câmara de construção aquecida combinada com estruturas de suporte adequadas ajuda a minimizar a distorção. O pós-processamento do tratamento térmico enquanto o objeto ainda está na plataforma de impressão também reduz as tensões internas na peça. O processo SLM utiliza pós-metálicos atomizados, incluindo titânio, tungstênio, aço maraging, cromo cobalto, aço inox, alumínio e cobre.


 

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Aplicações DMLM

Designers aproveitam o fato de que a fusão direta de metal por laser produz peças complexas que reduzem o peso, mantendo a resistência e a durabilidade necessárias. As peças são frequentemente utilizadas em aplicações onde a redução de peso é vital, como em satélites, propulsores de foguete e motores a jato. A robótica e a moldagem por injeção também se beneficiam de componentes de precisão de baixa execução e alta durabilidade, produzidos através da fusão direta de metal por laser.

A temperatura e pressão extremas em um motor de foguete o tornam o laboratório perfeito para a demonstração das capacidades exclusivas da fusão direta de metal por laser. O propulsor escolhido nos motores de foguete é tipicamente o hidrogênio líquido – um combustível leve com alta velocidade de exaustão e alta taxa de reação. No entanto, o hidrogênio líquido pode ser armazenado a menos 217ºC. Na combustão, ele gera temperaturas superiores a 3040ºC.


 

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Vantagens do DMLM

As peças de alta precisão DMLM possuem características de superfície excepcionais, além de propriedades mecânicas equivalentes àqueles encontradas em materiais forjados tradicionais.

A qualidade da superfície e a porosidade mínima são duas principais vantagens do processo de fusão direta de metal por laser. Como é possível mover a plataforma de impressão em incrementos a partir de 20 mícrons, os objetos apresentam uma qualidade de superfície uniforme que minimiza a necessidade de acabamento pós-produção. Para se ter uma ideia de uma espessura de 20 mícrons em perspectiva, considere que o diâmetro de uma hemácia é de aproximadamente 5 mícrons, e a espessura do cabelo humano é cerca de 75 mícrons.

O processo de fusão direta de metal por laser minimiza a porosidade comum à sinterização. De fato, é possível atingir uma densidade de quase 100%. Empresas podem reutilizar os valiosos pós metálicos não fundidos.

A fusão direta de metal por laser oferece curtos prazos de entrega, ideais em situações onde repetidos testes funcionais de protótipos de metal são necessários. Onde tempos de produção tradicionais são frequentemente medidos em semanas, o processo de fusão direta de metal por laser requer apenas horas ou dias.

O processo DMLM oferece aos designers a liberdade de criar projetos com estruturas complexas e rebaixos significativos que geralmente são impossíveis de criar utilizando métodos convencionais. Ciclos de design mais rápidos são de vital importância nos ambientes altamente competitivos comuns em muitas indústrias. O DMLM possibilita um processo orientado ao design com benefícios significantes.

Principais vantagens do DMLM

  • Liberdade de forma e design
  • Fabricação de componentes e protótipos em curto espaço de tempo
  • Não há necessidade de ferramental, nem de supervisão da fabricação
  • Os equipamentos podem trabalhar 24 horas/dia
  • Produção de peças em seus materiais originais, mantendo suas propriedades estruturais
  • Possibilidade de ser realizar testes funcionais após o término da fabricação
  • Fabricação de moldes com canais de refrigeração muito próximos à superfície
  • Fabricação de componentes mais leves, otimizados topologicamente

 


 

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