Empresas de construção naval veem o futuro em lasers

Quando a MV Werft expandiu recentemente seu local em Rostock com um novo pavilhão, a tecnologia a laser foi um foco tanto quanto na iniciativa “Estaleiro do Futuro” do estaleiro dos EUA Ingalls Shipbuilding e na modernização do estaleiro STX na França, que, em 2016 , construiu o maior navio de cruzeiro da época, o Harmony of the Seas. O gigante de 362 metros de comprimento e 66 metros de largura pode transportar 6.360 passageiros e 2.100 tripulantes.

Os estaleiros usam processos de soldagem híbridos a laser para construir esses enormes navios de aço. Os lasers introduzem calor nos processos convencionais de soldagem com gás inerte de metal (MIG), para que o metal derreta e preencha completamente a costura. Além de processos de soldagem mais rápidos e menos estresse térmico nos componentes, o método de soldagem de fechadura tem outra vantagem importante. No passado, os enormes painéis de aço eram girados e soldados pela segunda vez, mas agora a soldagem unilateral é suficiente.

Os lasers estão ganhando posição na construção naval

Em Rostock, a MV possui uma das mais avançadas plantas de soldagem híbrida a laser da Europa. Em processos amplamente automatizados, eles produzem grandes painéis de aço de até 400 metros quadrados (25 x 16 m). Uma estação de solda de topo unilateral com cabeça de solda híbrida a laser é complementada com montagem automatizada de perfis com soldagem de perfis de filete dupla face, usando o processo híbrido a laser. Para o estaleiro, a linha de soldagem automatizada de painel fino faz parte de um conceito amplo de digitalização que estabelecerá os processos do setor 4.0 na construção naval.

A energia concentrada do laser também reduz a deformação e a necessidade de alinhamento, pois a fase de resfriamento leva pouco mais de um segundo. Em uma publicação da WLT por ocasião de Lasers in Manufacturing (LIM 2017), uma equipe de pesquisa de São Petersburgo mencionou vantagens adicionais: um aumento triplo no desempenho, até 40% menos consumo de material e energia e costuras de soldagem muito mais duráveis. Dependendo da espessura do material e da tarefa de soldagem, as velocidades de soldagem entre um e três metros por minuto são muito interessantes, considerando as dimensões na construção naval. O uso de lasers acelera o trabalho em docas secas em até 40%.

Isso explica por que os processos a laser estão aumentando. Projetos de pesquisa como DOCKLASER (2002 a 2006) e BESST (avanço nas tecnologias europeias de construção naval e naval; 2009 a 2013) formaram a base. Meyer Werft em Papenburg, Alemanha, ocupou uma posição de liderança nesses projetos. Segundo a empresa, agora opera o maior centro de laser da Europa. Seis sistemas a laser de 12 kW com lasers de CO2 da Trumpf fabricam módulos para navios de cruzeiro.

Métodos de laser e plasma ombro a ombro – avanços na pesquisa

Nos estaleiros, os sistemas de soldagem a laser juntam-se a chapas de aço, que geralmente são cortadas no tamanho com métodos de plasma. Quase 30.000 ° C de plasma são produzidos sob alta tensão em um arco elétrico, o que também derrete as grossas placas de metal. O metal líquido é então expelido com gás. Esse processo é rápido e econômico, mas apresenta algumas desvantagens em relação ao corte a laser. Por causa da falta de foco, os cortes são mais severos; e em muitos casos, devido ao calor, as bordas cortadas devem ser limpas posteriormente. É por isso que os lasers são frequentemente usados ​​para chapas de aço mais finas. Os principais fornecedores oferecem tecnologias de corte a plasma e laser que se complementam muito bem. Por exemplo, lasers de fibra de alto desempenho da IPG são usados ​​para o corte.

A tecnologia está em desenvolvimento contínuo. Ao procurar aumentar a eficiência, os estaleiros navais recorrem a lasers. O objetivo do atual projeto conjunto DIOMAR – Soldagem de chapas grossas de metal por lasers de diodo de alta potência para aplicações marítimas, envolvendo Laser Zentrum Hannover (LZH), Laserline, Held Systems e Meyer Werft, é desenvolver um novo processo de soldagem a laser para aço chapas de até 30 milímetros de espessura. Para esse fim, a Laserline implementa fontes de feixe de laser de diodo com potência máxima de saída de até 60kW no modo de onda contínua. Estes devem ser o núcleo dos processos puros de soldagem a laser, onde o tempo e a preparação dispendiosa das bordas da soldagem serão desnecessários. Em outro projeto, a LZH está trabalhando em conjunto com Trumpf, Precitec, Scansonic MI e outros parceiros para desenvolver soluções leves para navios. O foco está nas juntas robustas de aço-alumínio. Materiais sanduíche com chapa de aço e um núcleo de espuma de alumínio também são extremamente interessantes para os construtores navais. Mesmo a fabricação aditiva de estruturas ásperas pode em breve ser possível: Com relação à construção naval, a nova Instituição de Pesquisa Fraunhofer para Tecnologias de Fabricação de Aditivos IAPT em Hamburgo, Alemanha, opera o maior sistema de portal de aplicativos a laser do mundo para componentes de até 30 metros de comprimento.

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