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Adaptive laser cladding system with variable spot sizes

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Un système adaptatif pour la réparation et la fabrication

Une projet financé par l'UE a mis au point un système automatisé de rechargement par laser, doté d'un diamètre variable, particulièrement adapté aux opérations sophistiquées de réparation et de revêtement.

Économie numérique

Le revêtement par laser est bien souvent un acteur discret, mais il a comme avantages de réparer des pièces au lieu de les jeter, et de renforcer les nouveaux composants. Un faisceau laser fond le matériau à la surface de la pièce, et une buse à poudres se déplace au-dessus de la surface pour déposer des lignes simples ou des couches complètes. Cependant, un manque de contrôle de ce processus peut conduire à une surchauffe, ce qui endommage le matériau fondu par le laser. Actuellement, pour définir un trajet de rechargement sur une forme complexe, il faut programmer plusieurs chemins. Le projet ALAS (Adaptive laser cladding system with variable spot sizes) a conçu une nouvelle solution adaptative et totalement automatisée, qui ajuste la largeur du trajet. Le prototype conçu par ALAS se compose d'une tête modulaire de rechargement avec un module d'agrandissement qui peut être adapté à diverses pièces comme les connecteurs à fibres, les collimateurs et les séparateurs de faisceau. Grâce au système de variation de la largeur du trajet, la tête peut s'adapter à des formes complexes, ce qui élimine l'intervention de l'homme. Un système de suivi en temps réel, qui utilise une vision coaxiale par ordinateur, contrôle l'accumulation de chaleur dans la pièce en cours de traitement. Un système d'asservissement en boucle fermée modifie la puissance du faisceau laser en fonction de la largeur de la zone à fondre, mesurée par une caméra à capteurs CMOS. Un autre élément important du concept ALAS est le système de contrôle de haut niveau qui permet de définir des paramètres importants dans le contrôleur et le système optique d'ALAS. Il s'agit de la largeur du trajet en chaque point du chemin de l'outil, de la vitesse du traitement laser, du positionnement du système optique, et de la puissance laser requise à chaque emplacement. Le système de contrôle de haut niveau interpole la largeur du faisceau laser tout au long du trajet, et envoie la table temporelle au contrôleur (basé sur un FPGA). ALAS devrait se traduire par des progrès notables dans plusieurs domaines du traitement des matériaux, tout spécialement dans la réparation des formes complexes et la refabrication de structures 3D complexes servant à la fabrication. Ce nouveau système de rechargement par laser devrait bénéficier à de nombreux secteurs, par exemple la réparation des composants pour les centrales électriques, les équipements industriels, les transports, l'industrie pétrochimique et l'aérospatiale. Une vidéo du projet est disponible en ligne.

Mots‑clés

Système adaptatif, réparation, fabrication, rechargement par laser, diamètre variable, FPGA

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