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Customized photonic devices for defectless laser based manufacturing

Descripción del proyecto

Tecnología de conformación de haces para optimizar la transformación de materiales

La tecnología de conformación del haz es fundamental para las aplicaciones de corte y soldadura por láser, ya que permite controlar la forma del haz, la frecuencia y la dirección. En el proyecto CUSTODIAN, financiado con fondos europeos, se investigarán métodos revolucionarios para adaptar el suministro de energía de los rayos láser. La simulación avanzada y los análisis microestructurales permitirán a los investigadores adaptar la geometría y la distribución de la potencia del rayo láser. Al reproducir el ciclo térmico óptimo para cada material, su trabajo ayudará a garantizar un resultado de alta calidad y sin defectos. La nueva metodología se aplicará a la soldadura de chapas de acero austenítico para la industria del automóvil, al corte por láser de aceros y a la fusión en lecho de polvo de aleaciones con base de níquel para aplicaciones de generación de energía.

Objetivo

Different beam shaping technologies, appeared in recent years enable to tailor energy delivery using a tailored spatial and temporal power distribution in laser beam. This makes possible to solve relevant metallurgical problems, such as hot cracking in Laser Beam Welding (LBW) and Laser-based Powder Bed Fusion of Metals (PBF-LB/M). However, the desired thermal history (temperature range and cooling rates) is specific for each material. In other words, it is material- and process-specific so the exact beam shape must be customized to the specific alloy and process in question. This is not exclusive to LBW and PBF-LB/M, but also to other laser-based manufacturing scenarios where a certain thermal history is needed for precise microstructure tailoring. CUSTODIAN aims to develop a methodology of application-driven laser beam tailoring of the material microstructure and deploy this beam to solve hotcracking in LBW and PBF-LB/M. CUSTODIAN will rely on beams with specific shape and spatial energy distribution, designed upon the metallurgical studies and multiphysics simulation for each combination of process and material. To accomplish the deployment of customized beam shapes in relevant industrial environment, the consortium will perform a twofold photonic development: (1) a compact, robust and dynamic beam shaping technology (Multi Plane Light Conversion, MPLC) and (2) a closed loop inline control system based on uncooled SWIR/MWIR sensors and an FPGA architecture to ensure the quality and dynamicity of the beam shape requirements. The application scenarios of CUSTODIAN are: LBW of austenitic steel for exhaust systems in automotive and PBF-LB/M of nickel superalloys in energy and aeronautical sectors. The developed methodology for application-driven beam shape design will be protocolized to facilitate its future extension to other laser-based processes with (e.g. laser metal deposition) or without material addition (laser tempering, laser softening, etc.) as well as to other shaping technologies.

Convocatoria de propuestas

H2020-ICT-2018-20

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Convocatoria de subcontratación

H2020-ICT-2018-2

Régimen de financiación

RIA - Research and Innovation action

Coordinador

ASOCIACION DE INVESTIGACION METALURGICA DEL NOROESTE
Aportación neta de la UEn
€ 797 325,00
Dirección
CALLE RELVA TORNEIROS 27A
36410 Porrino
España

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Región
Noroeste Galicia Pontevedra
Tipo de actividad
Research Organisations
Enlaces
Coste total
€ 797 325,00

Participantes (9)