Os lasers de pulso ultracurto (USP, de ultra short pulse), na faixa de pico ou femtosegundos, são capazes de cortar até mesmo os materiais mais duros com precisão micrométrica. Uma vez desenvolvido e disponível em diferentes faixas de potência, esse tipo de laser tem sido objeto de estudo no que se refere às possibilidades de aplicação.

 

O Instituto Fraunhofer de Tecnologia Laser (ILT), com sede em Aachen (Alemanha), tem trabalhado nesta questão há alguns anos e possui moduladores de cristal líquido de alto desempenho para modelar feixes de até 150 Watts destinados ao processamento de materiais, no escopo do projeto Metamorpha, da União Europeia, que trata da “microusinagem sob medida com feixes de laser adaptados em termos de amplitude e fase”. Ao conectar dois moduladores em um módulo óptico, o equipamento desenvolvido assume a capacidade de moldar feixes individuais ou múltiplos, adaptáveis a máquinas industriais com diferentes configurações.

 

Aprendizagem de máquina para produção com defeito zero

 

Uma grande vantagem dos moduladores de cristal líquido é a capacidade de alterar a forma do feixe mais de 60 vezes por segundo, o que possibilita otimizar o processo de corte ou mesmo alterá-lo de forma predeterminada dentro de uma malha de controle fechada. Para isso, o processo é continuamente monitorado e regulado por um sistema de controle inteligente otimizado usando aprendizagem de máquina, que visa produzir peças totalmente livres de defeitos. Após uma fase de aprendizagem correspondente, os processos também podem ser simulados e os parâmetros ideais predefinidos.

 

O principal objetivo do projeto é economizar uma quantidade significativa de energia e recursos na produção. Isso é de particular interesse para os três parceiros industriais Ceratizit, Thyssenkrupp e Philips. Todos eles têm processos para os quais a abordagem planejada de fabricação baseada em laser significaria um enorme progresso em direção à produção econômica e sustentável.

 

Na thyssenkrupp, o laser deverá ser usado para estruturar cilindros de gravação, atualmente processados eletroerosão, consumindo mais de 10 GWh por ano. A adoção do laser deverá representar uma economia de 90%: graças à reestruturação precisa das superfícies desgastadas, a vida útil dos rolos de gravação deve ser aumentada em dez vezes. A Ceratizit planeja usar o processo baseado em laser para fabricar punções e matrizes de estampagem e recondicionar ferramentas desgastadas, enquanto a Philips espera simplificar muito a fabricação de produtos para o setor de consumo usando um cabeçote universal de processamento a laser.

 

O projeto Metamorpha UE

 

O projeto Metamorpha UE teve início em setembro de 2022 e é financiado pela União Europeia por um período de quatro anos. Os parceiros do projeto têm por objetivo unir a tecnologia laser ao conhecimento de processo e de controle para substituir meios de produção já estabelecidos e, assim, economizar significativamente energia e recursos.

 

São parceiros no projeto o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Laser ILT (coordenador); a Universidade de Aachen (RWTH), Cátedra de Tecnologia de Sistemas Ópticos (TOS), a Lasea; a Universidade Politécnica de Valencia (UPV); a Datapixel; a fentISS; a Arditec; a Vivid Components; a Ceratizit; a thyssenkrupp Steel Europe e a Philips.

 

Fotos: Fraunhofer ILT

 

 

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