No Campus de Fabricação Aditiva em Oberschleißheim, o Grupo BMW está testando a fabricação aditiva de arco de arame (WAAM), na qual um fio feito de alumínio ou similar é derretido por meio de um arco. Em seguida, um robô controlado por software coloca um grande número de cordões de soldagem uns sobre os outros com precisão, até que um componente completo seja finalizado.
Como a pressão significa que, camada por camada, não há necessidade de prestar atenção à desmoldabilidade, são possíveis estruturas ocas com uma relação ideal entre rigidez e peso.
Isto significa que os componentes podem ser mais leves e mais rígidos do que peças fundidas comparáveis atualmente fabricadas em produção em série. Também podem ser produzidos de forma mais sustentável graças à menor necessidade de energia e ao menor desperdício de materiais. No futuro, o plano é utilizar componentes fabricados pelo processo WAAM em veículos de produção do Grupo BMW.
A grande largura e altura de uma única costura de soldagem significa que os componentes podem ser produzidos com extrema rapidez usando WAAM. Em contraste com a fusão por feixe de laser, que já é usada na produção de protótipos e pequenas séries no Grupo BMW, o WAAM é particularmente adequado para componentes maiores. As espessuras de parede típicas são adequadas para componentes nas áreas de carroceria, acionamento e chassi. No entanto, ferramentas e dispositivos também podem ser fabricados utilizando este processo de alta tecnologia, que também é utilizado na indústria da aviação.
Os funcionários do Grupo BMW têm se concentrado no processo WAAM, também conhecido como soldagem de acúmulo, desde 2015. Uma célula WAAM para a produção de componentes de teste está em uso no Campus de Fabricação Aditiva desde 2021. Um desses exemplos de aplicações é um suporte do suporte da suspensão, que, em extensos testes na bancada de testes, está sendo comparado com o componente de produção em série feito de alumínio fundido sob pressão.
Nesta fase inicial já está claro que o processo WAAM pode resultar em emissões mais baixas no processo de produção. O menor peso dos componentes, a sua relação vantajosa de utilização de materiais e a opção de utilização de energia renovável significam que os componentes podem ser produzidos de forma mais eficiente.
—Jens Ertel, chefe de fabricação aditiva da BMW
A próxima etapa de desenvolvimento no caminho para a produção em série é o teste de componentes do veículo, que terá início num futuro próximo.
As costuras de soldagem mais largas no processo WAAM significam que as superfícies dos componentes não são lisas, mas ligeiramente onduladas e devem receber acabamento em áreas críticas. No entanto, os engenheiros do BMW Group conseguiram demonstrar que os componentes WAAM podem ser usados para cargas elevadas, incluindo cargas cíclicas, mesmo sem pós-tratamento da superfície.
Parâmetros de processo otimizados são cruciais para garantir a durabilidade diretamente da produção, portanto a combinação do processo de soldagem e do planejamento do caminho robótico deve ser coordenada de forma ideal.
Para otimizar o uso dos componentes produzidos no processo WAAM, a combinação do processo de fabricação e um novo design geral de componentes é fundamental. Para este fim, o Grupo BMW continua a acelerar o uso do design generativo. Aqui, o computador usa algoritmos para projetar componentes otimizados com base em requisitos específicos.
Esses algoritmos são desenvolvidos em estreita colaboração com equipes interdisciplinares e são em parte inspirados em processos evolutivos da natureza. Tal como acontece com as estruturas biônicas, a primeira etapa é usar apenas o material realmente necessário para a topologia do componente e, durante o ajuste fino na segunda etapa, o componente é reforçado apenas quando necessário. Em última análise, isso resulta em componentes mais leves e rígidos, bem como em maior eficiência e melhor dinâmica do veículo.
Diferentes processos de produção de aditivos não estão necessariamente em concorrência entre si, mas devem ser vistos como complementares. Por exemplo, a fusão por feixe de laser continuará a ser mais vantajosa do que o processo WAAM quando se trata do mais alto nível de resolução de detalhes. Em termos do tamanho possível do componente e da taxa de deposição, entretanto, a fabricação aditiva de arco de arame é superior.
O Grupo BMW está planejando inicialmente a produção centralizada de componentes WAAM em Oberschleißheim; no futuro, a produção em outros locais e o uso da tecnologia por fornecedores também serão possíveis. Além disso, seria até concebível produzir componentes individuais diretamente na linha de montagem utilizando este processo e fabricar diferentes peças sem novas ferramentas, simplesmente alterando o software. A sustentabilidade também pode ser melhorada aumentando o uso de metais reciclados.
Retirado de Congresso de carros verdes
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