激光材料加工在先进工业中获得了广泛的应用，从设计和生产具有复杂几何形状的轻质、超耐磨零件和设备，到通过沉积金属粉末或沉积物的 3D 打印等技术修复损坏或磨损的部件。用激光脉冲进行表面处理以防止疲劳。但此类技术对行业竞争力的影响远远超出了其提供的设备的质量或特殊性能。
机械工程师 Luís Gonzaga Trabasso 解释说：“例如，我们正在讨论用数字库存取代实体库存备件”，他是若恩维尔 ISI 激光制造和加工系统公司的首席研究员，他领导着一个由 135 人组成的团队。其中包括 90 名研究人员。Trabasso 指的是可以将配方的多个参数存储在一种数字图书馆中，以构建对行业至关重要的零件，并在出现迫切需求时，通过按一下按钮来快速制造和供应它们。高性能激光打印设备。“我们使用的概念是‘增材维护’，这是增材制造的一个分支，旨在更换零部件。”
这种类型的图书馆已由 SENAI 研究所开发，并已拥有十多个受私营部门合作伙伴委托的项目。其中大部分来自巴西国家石油公司的一个项目。该公司定义了一些对于管道和平台维护至关重要的组件。ISI Processamento a Laser 开发了数字文件，其中包含制造组件所需的特性和参数。“如果需要更换零件，我们会打印出来并快速供应给公司”，Trabasso 解释道。
一个每天生产 15,000 至 20,000 桶石油的石油平台每小时的利润损失为 200 万美元。因此，在几天内生产并交付所需零件非常重要。增材制造还有其他用途，例如更换不合规的设备。建立可按需打印的数字图书馆可以消除物流和基础设施成本。
SENAI 研究所团队一直在拜访不同领域的公司，以传播在数字制造项目范围内开发的此类技术服务，该项目还涉及与光学系统制造商蔡司和弗劳恩霍夫研究所等公司的合作，这两家公司都来自德国。ISI Processamento a Laser 已经与 Furnas Centrais Elétricas 建立了合作伙伴关系，以扩展库并与汽车制造商等其他领域进行交流。
除了生产定制零件之外，激光加工还可以帮助公司修复损坏或磨损的大型设备。增材制造工具 (FERA) 项目于 2021 年启动，历时三年，汇集了四个科学、技术和创新机构以及一个由 26 家与汽车产业链相关的公司组成的联盟。其中包括通用汽车、Stellantis等汽车集团，Maxion、Bosch等零部件制造商，以及Romi、Sabó等传统企业。该项目由 Rota 2030 计划资助，涉及投资约 1,160 万雷亚尔。
FERA 的目标是将知识转移给联盟。该计划重点关注国外广泛应用的两项技术：激光粉末床熔合（L-PBF），它可以制造具有复杂几何形状的零件，与传统技术相比，重量更轻，阻力更大；激光能量的定向沉积（ L-DED），当它被能量源瞄准时，它可以同时实现金属粉末的沉积和熔化。L-DED 可用于修复大型冲压工具，快速恢复缺陷和磨损，且不浪费材料。
“该提议是在零件修复中用激光增材制造取代焊接”，Trabasso 解释道。该项目的主要障碍之一不是技术，而是与公司模具行业（尤其是汽车行业）缺乏对其优势的了解有关。另一个更广泛的挑战包括在巴西建立一条供应增材制造的供应链——用于打印零件的金属粉末目前是进口的。
增材制造是通过基于数字模型添加连续的材料层来制造三维零件的过程。除了这种方式之外，激光还可以用于减材制造，即去除纳米级材料，以便赋予表面新的特性。“这是一种有趣的技术，可以改善部件的喷漆工艺，因为它可以增加油漆的锚定性”，特拉巴索说。最后，还有变革性制造，它不会去除或添加层，而是使用激光（例如焊接零件）来改变材料。
但也有激光技术旨在提高通过增材维护生产的部件的质量。巴西工业研究与创新公司 (Embrapii) 与 Embraer、Randon 和 Tupy 等公司以及 ISI Processamento a Laser 合作启动了一个项目，以开发激光冲击强化技术在巴西的应用。通过它，增材制造生产的金属表面受到激光脉冲的轰击，从而赋予它们更大的阻力并防止裂纹和裂缝的传播。
“增材制造生产的零件具有粗糙度，在某些情况下可能有害。激光冲击喷丸是一种表面微锤击”，Omnitek 的技术总监 Antonio Fasano 说道，Omnitek 是一家位于圣保罗的自动化设备公司，已集成到 Embrapii 项目中。Omnitek 创建于 1995 年，专门生产基于激光的工业系统 - 如今，该公司向巴西以及加拿大和美国等国家的公司和研究机构销售金属激光 3D 打印机。
它将与 ISI Processamento Laser 团队一起开发操纵设备，能够对具有相当复杂几何形状的零件进行激光脉冲轰击。我们的目标是在两年内将巴西开发的激光冲击强化设备投入商业使用。
