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Eletrônica Lincolncom 130 anos e gerando mais de US$ 4 bilhões em receitas em 2024, entrou no espaço da manufatura aditiva em 2019 com uma tese clara: a fabricação aditiva de arco de arame, ou WAAM, estava pronta para produção actual, não apenas para prototipagem.
Sua unidade de negócios de aditivos agora opera 26 sistemas WAAM em Cleveland, Ohio, 24 horas por dia, 7 dias por semana, e afirma ser o único fornecedor de serviços de aditivos metálicos de grande formato verticalmente integrados no mundo, cobrindo matéria-prima, equipamentos de soldagem, software program proprietário de planejamento de trajetória, controles robóticos, posicionadores, usinagem interna e fabricação pós-impressão, com volumes de construção atingindo até 10 pés de diâmetro e capacidade de peso de 10 toneladas.
A tecnologia em que aposta, WAAM, tem as suas raízes em 1920, quando o inventor Ralph Baker registou uma patente nos EUA Westinghouse Elétrica para construir camadas de metallic de solda em objetos funcionais. O que antes period guide e de nicho evoluiu desde então para uma disciplina totalmente automatizada que combina soldagem a arco de metallic a gás, robótica industrial e software program sofisticado de planejamento de trajetória, capaz de imprimir geometrias complexas com precisão.
“O conceito já existe há algum tempo”, disse Mark Douglass, gerente de desenvolvimento de negócios da Lincoln Electrical Additive Options. “As pessoas têm usado acúmulos de metallic de solda em aplicações críticas há décadas, e isso realmente dá muita credibilidade ao que estamos fazendo hoje.”
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A lacuna da Marinha e a resposta da WAAM
O cenário estratégico é nítido. A produção de submarinos dos EUA entrou em colapso após a Guerra Fria quando o Congresso cortou Marinha dos EUA financiamento, corroendo a capacidade industrial através da deslocalização e da redução de encomendas. A procura agora visa uma tonelagem de produção 50% acima dos picos da Guerra Fria, enquanto a frota existente deve ser esticada para além da sua vida útil authentic. As cadeias de fornecimento tradicionais de fundição e forjamento não conseguem acompanhar o ritmo.
É aqui que entra a WAAM. Um componente de aço inoxidável 316L para baixa consequência de falha A aplicação da Marinha ilustrou claramente a lacuna: a rota de fundição tinha um prazo de entrega de mais de 24 semanas e, após inspeção radiográfica, retornou mais de 200 indicações rejeitáveis, com vazios do tamanho de um punho na melhor das duas tentativas de fundição. O equivalente WAAM da Lincoln Electrical foi produzido em 7 semanas, atendeu às especificações de forjamento ASTM 316L após o recozimento da solução e retornou zero indicações rejeitáveis sob os critérios de aceitação de solda da Marinha – que é mais rigoroso do que os critérios de aceitação de fundição.
“Isso realmente conta a história do que o WAAM é capaz”, disse Douglass. “Não apenas velocidade, mas qualidade realmente alta, e isso remonta ao software program, precisão, robótica, controles e automação.”
No lado da válvula, peças fundidas em areia de cobre-níquel para Válvula de caçauma subsidiária da Fairbanks Morse Protection, pode ter altas taxas de rejeição, muitas vezes com necessidade de reparos de solda significativos, mesmo após a aceitação do materials. O materials produzido pela WAAM pode reduzir o tempo de entrega em mais de 50% com qualidade significativamente melhorada. Graças à sua colaboração com a Lincoln Electrical, Hunt Valve entregou o primeiro conjunto de válvula impressa em 3D para os submarinos da Marinha dos EUA.
Além dos navios navais
O alcance da defesa da WAAM estende-se à infraestrutura. O Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA enfrentou a necessidade de substituir um braço de alavanca rachado de 60 anos em Soo Locks, no norte de Michigan, uma by way of navegável crítica para a economia dos EUA. As fundições citaram 72 semanas, potencialmente uma espera de dois anos, dada a estreita janela de manutenção de inverno da fechadura. A Lincoln Electrical entregou uma peça de reposição de quase quatro metros e 2.700 quilos em 12 semanas, impressa em duas seções e soldada pela subsidiária Indústrias Baker. É o maior componente de infraestrutura civil impresso em 3D nos Estados Unidos.
“A peça pode ser muito grande para o nosso sistema, mas você pode subdividi-la, imprimi-la em peças diferentes que são posteriormente unidas, reduzindo o risco e potencialmente acelerando a entrega”, disse Douglass.
Na indústria aeroespacial, o primeiro trabalho WAAM da empresa envolveu Invar e ferramentas de aço para ferramentas de disposição composta, incluindo moldes de winglet para um sistema aéreo não tripulado naval (UAS), estabelecendo credibilidade antes que o pipeline de defesa aumentasse.
Códigos e padrões estão se atualizando
O caso técnico é sólido. O regulatório está progredindo, mas ainda evoluindo. A AWS está lançando sua especificação D20.2 wire-DED, o American Petroleum Institute (API) revisou recentemente seu padrão AM 20S, e tanto a ASME quanto a Marinha dos EUA implementaram estruturas de qualificação que definem controles de processo, requisitos de teste e expectativas de documentação para WAAM. Embora essas especificações melhorem a consistência e permitam a qualificação por materials, elas ainda não estabelecem um caminho em toda a indústria para certificar famílias inteiras de peças.
“É aí que reside a oportunidade”, disse Douglass. “Se você conseguir qualificar um materials e um processo para uma classe definida de peças, em vez de repetir sempre os testes do primeiro artigo, você reduzirá custos, encurtará os prazos e acelerará a adoção do WAAM.”
Uma cadeia de fornecimento sob pressão e uma resposta política tomando forma
O impulso da Lincoln Electrical no fabrico aditivo de defesa não é uma aposta comercial isolada, reflecte uma mudança estrutural na forma como os militares dos EUA estão a abordar o seu estrangulamento de produção. A cadeia de abastecimento de fundição e forjamento que sustenta a construção naval tem estado sob pressão sustentada durante anos e a resposta institucional está agora a recuperar o atraso.
A Marinha, em specific, está migrando em direção a alternativas baseadas em WAAM em grande escala. A Marinha dos EUA emitiu uma Carta de Intenções à WAAM australiana especialista em AML3D projetando demanda por até 100 sistemas de fabricação aditiva e 1.600 componentes até 2030, com transparência de previsão explicitamente projetada para apoiar o alinhamento de capacidade e reduzir a dependência de componentes convencionais fundidos ou forjados.
A mesma lógica da cadeia de abastecimento está a impulsionar o investimento em toda a base industrial da defesa. América ganha prêmios IMPACT 3.0 de US$ 4,5 milhõesfinanciado por OSDManTechmelhorias direcionadas no prazo de entrega, produtividade e rendimento para operações de fundição e forjamento usando manufatura aditiva, com prêmios dedicados cobrindo detecção e controle WAAM e DED, enquadrando o aditivo como uma alavanca dentro dos processos industriais legados onde a base industrial de defesa perde mais tempo e dinheiro.
A posição da Lincoln Electrical na defesa é deliberada. Como fornecedor verticalmente integrado com quase uma década de experiência em WAAM em escala de produção, não espera que o problema da cadeia de abastecimento se resolva sozinho. Está a construir a infraestrutura para fabricar grandes peças metálicas em grande escala, a fim de eliminar estrangulamentos na cadeia de abastecimento.
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