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Adaptive laser cladding system with variable spot sizes

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Sistema de reparación y fabricación adaptativo

Mediante un proyecto financiado por la UE se ha desarrollado un sistema de revestimiento láser con tamaños de punto variables que resulta especialmente adecuado para aplicaciones de reparación avanzada y recubrimiento.

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El revestimiento láser, a menudo injustamente olvidado, ha evitado en múltiples ocasiones achatarrar piezas dañadas y permitido reforzar componentes nuevos. En este proceso un rayo láser funde el material superficial de la pieza y a continuación una boquilla de inyección de polvo se desplaza por encima de la misma para depositar pistas localizadas o capas completas. Si no se controla adecuadamente las temperaturas pueden aumentar en demasía y dañar la pieza que se desea revestir. Actualmente el proceso de revestimiento de una pista con geometría compleja requiere programar varias rutas. Con el proyecto ALAS («Adaptive laser cladding system with variable spot sizes») se ha desarrollado una solución adaptativa nueva, totalmente automatizada y sencilla de utilizar, que ajusta la anchura de la pista. El prototipo ALAS incluye un cabezal modular de deposición con un módulo ampliador que se puede adaptar a distintos accesorios, como conectores de fibra, colimadores y divisores de haz. Merced a la variación de la anchura de la pista el cabezal se puede adaptar a geometrías complejas, con lo que se elimina la intervención humana. Un sistema de monitorización en tiempo real basado en un sistema coaxial de visión artificial controla la acumulación de calor en la pieza que se procesa. Un lazo cerrado de control modifica la potencia del haz láser en función de la anchura de la zona fundida, la cual se mide utilizando una cámara de sensores de imagen CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico). Otro elemento importante del concepto ALAS es el sistema de control de alto nivel (HLCS) que permite ajustar parámetros importantes del sistema óptico y el controlador ALAS. Dichos parámetros son la anchura de la pista en cada punto de la ruta de la herramienta, la velocidad de proceso del láser, la posición del sistema óptico y la potencia requerida del láser en las distintas posiciones. El HLCS interpola las anchuras del haz láser en cualquier punto de la ruta de la herramienta y envía una tabla sobre una base de tiempo al controlador de matrices de puertas programables en campo (FPGA). Cabe esperar que el proyecto ALAS permita avances significativos en varias áreas de la disciplina del procesamiento de materiales, en particular en la reparación de geometrías complejas y en la recuperación o fabricación de estructuras tridimensionales complejas. La reparación de componentes destinados a la generación eléctrica, a los equipos industriales, al transporte y a las industrias petroquímica y aeroespacial representa algunas de las posibles aplicaciones que se beneficiarán del nuevo sistema de revestimiento láser desarrollado. Se puede ver un vídeo sobre el proyecto en línea.

Palabras clave

Sistema adaptativo, reparación, fabricación, revestimiento láser, tamaño de punto, FPGA

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