BMW Group utiliza “fio vivo” para produção inovadora de componentes

No Campus de Manufatura Aditiva em Oberschleißheim, o BMW Group tem um “fio vivo” para um processo de produção aditivo inovador para componentes e ferramentas metálicas de veículos. Na manufatura aditiva por arco de arame (Wire Arc Additive Manufacturing – WAAM), um arame feito de alumínio ou similar é derretido usando 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 o componente completo seja finalizado. Como a pressão significa que, camada por camada, não há necessidade de prestar atenção à desmoldabilidade, é possível obter estruturas ocas com uma relação ideal entre rigidez e peso. Isso significa que os componentes podem ser mais leves e mais rígidos do que as peças fundidas sob pressão comparáveis fabricadas atualmente na produção em série. Eles também podem ser produzidos de forma mais sustentável graças à menor necessidade de energia e ao menor desperdício de material. No futuro, o plano é usar componentes fabricados usando o processo WAAM nos veículos de produção do BMW Group.

Processo WAAM é particularmente adequado para componentes grandes

A grande largura e altura de uma única costura de solda significa que os componentes podem ser produzidos com extrema rapidez usando o WAAM. Em contraste com a fusão por feixe de laser, que já é usada na produção de protótipos e pequenas séries no BMW Group, o WAAM é particularmente adequado para componentes maiores. As espessuras de parede típicas são adequadas para componentes nas áreas de carroceria, acionamento e chassi. Entretanto, ferramentas e dispositivos também podem ser fabricados usando esse processo de alta tecnologia, que também é comum no setor de aviação.

Desenvolvimento no Campus de Manufatura Aditiva

O BMW Group está testando esse processo no Campus de Manufatura Aditiva em Oberschleißheim, onde reuniu produção, pesquisa e treinamento nessa área sob o mesmo teto. Com mais de 30 anos de experiência, a empresa é pioneira na área de manufatura aditiva, conhecida como impressão 3D. Os colaboradores do BMW Group têm se concentrado no processo WAAM, também conhecido como soldagem de construção, desde 2015. Uma célula WAAM para a produção de componentes de teste está em uso no local desde 2021. Um desses exemplos de aplicação é um suporte de suspensão que, em testes extensivos na bancada de testes, está sendo comparado com o componente de produção em série feito de alumínio fundido sob pressão. O próximo estágio de desenvolvimento no caminho para a produção em série é o teste dos componentes em veículos, que terá início em breve.

Os cordões de solda mais largos no processo WAAM significam que as superfícies dos componentes não são lisas, mas ligeiramente onduladas e devem ser acabadas em áreas críticas. No entanto, os engenheiros do BMW Group conseguiram demonstrar que os componentes WAAM podem ser usados para cargas elevadas, inclusive cargas cíclicas, mesmo sem pós-tratamento da superfície. Os parâmetros otimizados do processo 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 otimizada.

Configuração com design generativo e algoritmos

Para fazer o melhor uso possível dos componentes produzidos no processo WAAM, a combinação do processo de fabricação com um novo design geral de componentes é fundamental. Para esse fim, o BMW Group continua a acelerar o uso do design generativo. Aqui, o computador usa algoritmos para projetar componentes otimizados com base nos requisitos específicos. Esses algoritmos são desenvolvidos em estreita colaboração com equipes interdisciplinares e são, em parte, inspirados pelos processos evolutivos da natureza. Assim como nas estruturas biônicas, a primeira etapa é usar somente o material realmente necessário para a topologia do componente e, durante o ajuste fino na segunda etapa, o componente é reforçado somente quando necessário. Em última análise, isso resulta em componentes mais leves e mais rígidos, além de maior eficiência e melhor dinâmica do veículo.

Processos de produção podem se complementar

Os diferentes processos de produção aditiva não estão necessariamente competindo 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. No entanto, em termos do tamanho possível do componente e da taxa de deposição, a manufatura aditiva por arco de arame é superior. O BMW Group 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 são possíveis. Além disso, seria até mesmo concebível produzir componentes individuais diretamente na linha de montagem usando esse processo e fabricar peças diferentes sem novas ferramentas, simplesmente alterando o software. A sustentabilidade também pode ser melhorada com o aumento do uso de metais reciclados. (Foto: BMW Group/Divulgação).