Avaliação da deflexão rápida de feixe de laser em LPBF: influência de parâmetros na qualidade, precisão e densidade em diferentes geometrias

Abstract

Este trabalho avalia a viabilidade do sistema de deflexão rápida de feixe (RBDS), no processo de fusão em leito de pó a laser (LPBF), uma técnica de manufatura aditiva amplamente utilizada na fabricação de componentes de alta complexidade. O RBDS propõe a utilização de um único feixe de laser capaz de emular sistemas de múltiplos lasers a partir de um defletor acústico-óptico, buscando aumentar a produtividade sem as limitações mecânicas e de custo associadas aos sistemas multi-lasers convencionais. Amostras de Inconel 625 foram produzidas em formas de paredes finas, blocos lattice e blocos densos, a fim de analisar os critérios propostos de superfície morfologicamente uniforme, elevada precisão nas dimensões geométricas e densidade elevada para diversos parâmetros. A partir dos resultados obtidos, foi possível identificar faixas de operação ótimas do RBDS para os três tipos de geometria analisados. Essas faixas apresentaram amostras com alta densidade, atingindo amostras com valores maiores que 99,99%, alta rugosidade e alta precisão, atendendo aos critérios propostos. Conclui-se que o RBDS é um sistema promissor, oferecendo potencial de aumento de produtividade e redução de complexidade operacional, mantendo a qualidade esperada do processo LPBF.

This work evaluates the feasibility of the rapid beam deflection system (RBDS) in the laser powder bed fusion (LPBF) process, an additive manufacturing technique widely used in the manufacture of highly complex components. The RBDS proposes the use of a single laser beam capable of emulating multiple laser systems using an acoustooptic deflector, seeking to increase productivity without the mechanical and cost limitations associated with conventional multi-laser systems. Inconel 625 samples were produced in the form of thin walls, lattice blocks, and dense blocks in order to analyze the proposed criteria of morphologically uniform surface, high precision in geometric dimensions, and high density for various parameters. Based on the results obtained, it was possible to identify optimal RBDS operating ranges for the three types of geometry analyzed. These ranges presented samples with high density, uniformity, and precision, meeting the proposed criteria. It is concluded that RBDS is a promising system, offering potential for increased productivity and reduced operational complexity, while maintaining the expected quality of the LPBF process.