LBC é o pioneiro em fabricacao de inserto com conformal cooling, feito com processo SLS de sinterizacao de metal a laser. Representacao brasileiro: thilo.beranek@beitragbrasil.com.br - 0119 6655 0123

1. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
FABRICAÇÃO DE INSERTOS DE MOLDES COM
„CONFORMAL COOLING“
A PARTIR DA SINTERIZAÇÃO POR LASER (SLS)
LBC LaserBearbeitungsCenter GmbH Representação Brasil:
Im Moldengraben 34
D-70806 Kornwestheim Thilo Beranek
Telefon: + 49 7154/80 88 - 0 E-Mail: Info@LBC-GmbH.de Cel: (011) 6655 0123
TeleFax: + 49 7154/80 88-28 Internet: www.lasergenerieren.de Email: thilo.beranek@beitragbrasil.com.br

2. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Geração por Laser
Princípio
Consultoria
Engenharia
Exemplos
Vida útil e manutenção
Como iniciar

3. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Geração por Laser
Princípio
Consultoria
Engenharia
Exemplos
Vida útil e manutenção
Como iniciar

4. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Processo (tempo) de moldagem por injeção
Abertura do Molde/Extração
Etapa de Refrigeração
Fechamento do Molde
Rosca move para frente
Etapa de
Preenchimento
Etapa de Recalque
Bico injetor está desligado
Rosca move para trás
Fonte: Moldex3D

5. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
O que é refrigeração conformal ?
Desenho dos canais de refrigeração baseado no contorno do produto.
Traditional Conformal
Fonte: EOS, Moldex 3D

6. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Vantagens dos canais de refrigeração conformal:
Melhorar controle de temperatura no molde
Redução do tempo de resfriamento em até 70%.
Otimização da capabilidade do processo.
O índice de refugo pode ser reduzido á zero.
O material fica mais homogéneo e com uma qualidade superior.
Não aparecem imperfeições na superfície
Redução da necessidade de amostras para alcançar a qualidade final
A aprovação do ferramenta mais rápida para o inicio da série (PPAP).
O inserto e a peca em questão correspondem fielmente aos dados do
CAD.

7. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Como fabrica refrigeração conformal ?
Processo (SLS – sinterização seletiva a laser):
Sinterização ou fusão a laser é um processo de geração de uma peça,
através da deposição e solda, camada por camada, de pó metálico por um raio laser.
Maquina SLS –EOS M280
Fonte de Laser:
Faserlaser com 400 W de Potência
Dimensões máx. para geração:
X/Y Scanner,
250 X 250 mm, Eixo Z 300mm,
controlado numericamente,
Temperatura controlada até 100°C
Atmosfera Protetora:
Nitrogênio
Matéria-prima utilizada para refrigeracao
conformal:
Aço-ferramenta DIN 1.2709

8. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Quem fabrica refrigeração conformal ?
A LBC oferece a fabricação de peças metálicas, através da tecnologia de geração por laser/SLS,
desde 2004. Com isso, a LBC é pioneira, especialmente na fabricação de insertos com refrigeração
conformal.
Desde 2006 a LBC utiliza as máquinas do tipo M270 da Fabricante EOS e teve sucesso em aumentar
de forma consistente a aceitação e a demanda no Mercado Europeu.
Em Março de 2008, a capacidade produtiva foi elevada para duas máquinas e na semana 49/2009 foi
instalada a 3a máquina. Em CW34/2011 uma M270 foi substituída pela geração mais nova M280.
Air conditioned manufacturing cell

9. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Atualmente a LBC é a empresa com a maior capacidade
produtiva disponível.
A LBC consome anualmente ca.1.600 kg do Aço-
ferramenta 1.2709, com tendência de aumento.
ca. 95% das peças geradas por laser são Insertos
insertos para molde de injecção de plástico
e alumínio.
ca. 4% das peças geradas por laser são
Protótipos
ca. 1% das peças geradas por laser
são peças seriadas Cada galão equivale a 10kg de matéria-prima

10. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Do modelo CAD até a peça:
O modelo em 3D é cortado
em camadas horizontais
seguindo-se a espessura
de camada especificada.
A espessura de camada é
de 40 m.
Com base nestes dados, a
peça é produzida , camada
por camada através da Calculo de camadas
fusão do pó sobre a
camada anterior e assim
por diante.
O Pó que não foi soldado,
pode ser reaproveitado.

11. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Vídeo do processo de geração por laser:
http://www.youtube.com/watch?v=1LflqWEEVjo

12. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Especificação de material 1.2709
Utilização: Tratamento térmico:
moldes para injeção de plástico, metais leves e fundição sob pressão, Tempera: 490-510 ° C por 6 h, para o arrefecimento, a
ferramentas de extrusão a frio, etc temperatura do forno deve ser controlada e
reduzida de maneira uniforme, aprox. 2 ° C / min.
Propriedades de materiais: Após alcançar 300° C, o arrefecimento não precisa
Martensita endurecida, de baixa deformação, aço ferramenta com ser mais controlada.
propriedades de alto tenacidade e limite de extensão e tração.
Encolhimento uniforme de aprox. 0,09%. Diagrama de tempera 1,2709
Propriedades físicas:
Condutividade térmica: 14,2 W / (m K) a 20 ° C
Coeficiente de expansão térmica: 0,3 X 10 m / (mK) de 20 a 100 ° C
Resistência à tração: (saido do laser): aprox. 1,100 N / MMA ² Desconsiderar esta área
Resistência à tração (HT tratada): max. 2,000 N / MMA ² para tratamento térmico
Alongamento de ruptura (saido do laser): aprox. 11%
Alongamento de ruptura (HT tratada): aprox. 3,5%
Dureza após a geração do laser: aprox. 33 -37 HRC
Dureza após tratamento térmico: aprox. 52 -54 HRC
1,2709 propriedades específicas:
Rugosidade da superfície após o jateamento: Rz 40 - 60 µ
Precisão componente: aprox. ± 0,05 mm,
dependendo do tamanho do componente
Menor espessura da parede: 0,3 - 0,4 milímetros

13. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Comparação dos tipos de aços com o 1.2709 (Böhler W722)
H-13 (1.2344) 420 SS (1.2083) H-11 (1.2343) 1.2709
Elasticidade max 0,2% Rp0,2 1520 MPa 1360 MPa 1400 MPa 1980 MPa
Resistência a tração Rm 1830 MPa 1780 MPa 1600 MPa 2040 MPa
Alongamente max A sem valor sem valor sem valor 3,50%
E-Module 210000 MPa 200000 MPa 215000 MPa 236000 MPa
Dureza 52 - 54 HRC 48 - 52 HRC 52 - 54 HRC 52 - 54 HRC
Densidade 7,8 kg / dm³ 7,8 kg / dm³ 7,8 kg / dm³ 8,04 kg / dm³
-6 -6 -6 -6
Coefficiente de dilatação térmica 12,6 X 10 m/(mK) 11,0 X 10 m/(mK) 11,0 X 10 m/(mK) 10,3 X 10 m/(mK)
Resistênica a corrosão não sim não sim

14. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Aço ferramental 1.2709
ampliação: 50 vezes
Conclusão laboratorial: não metálicos,
inclusões predominantemente oxídica.
Sem poros notáveis
Este cubo de amostra em 1.2709 tem uma densidade de 8,1 kg/dm³.

15. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Aço ferramental 1.2709
Tratamento térmico (dureza 52 HRC)
Amostra metalográfica: gravado com Beraha II
ampliação: 50 vezes
Conclusão laboratorial: não metálicos, inclusões
predominantemente oxídica.
Sem poros notáveis
Este cubo de amostra em 1.2709 tem uma densidade de 8,1 kg/dm³.

16. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Acabamento de superfícies:
Os insertos gerado por laser são produzido geralmente em 0,5mm de
sobre medida.
As faces externas geradas por laser não são completamente homogénea.
Afim é necessário de ter pelo menos 0,3mm de remoção em cada face.
Esse sobre medida também compensa as variações do tratamento
térmico.
Após usinagem da sobre medida o polimento é possível com pequenas
restrições (vide amostras).
Para um acabamento de altíssimo brilho como usado em lentes de faróis,
é recomendado utilização de
aplicação de cromo duro
Para aplicações de superfícies, a
temperatura não pode ultrapassar
480°C.

17. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Geração por Laser
Princípio
Consultoria
Engenharia
Exemplos
Vida útil e manutenção
Como iniciar

18. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Consultoria :
O processo de geração por laser é um serviço oferecido pela LBC.
Desde 2004 a LBC conseguiu acumular um vasto e extenso know-how. Este
conhecimento, gerou uma base sólida para a execução dos mais diversos desafios
colocados pelos nossos clientes.
Especialmente para clientes novos, o receio inicial é posto de lado, através de uma
discussão / aconselhamento detalhados sobre o processo.
Após esclarecimento das duvidas e conhecimento dos processos fica facilitado a decisão
do cliente.
Esta e a base para um bom trabalho conjunto e a chave para o nosso sucesso.

19. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Geração por Laser
Princípio
Consultoria
Engenharia
Exemplos
Vida útil e manutenção
Como iniciar

20. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Geração por Laser
Princípio
Consultoria
Engenharia
Exemplos
Vida útil e manutenção
Como iniciar

21. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplo de Insertos produzidos
Informação :
A figura mostra os canais de
refrigeração de um inserto em
operação a mais de 24 meses.
Geometria:
Elipse vertical 1,3 mm x 1,8 mm
corresponde Ø 1,53 mm
2 circuitos 1x 4-vezes paralelos
1x 5-vezes paralelos
operação com 6 bar e filtro
Refrigeração com água
O comprimento total de todos
os canais equivale a
12.500 mm!
O tempo de resfriamento foi
reduzido pela metade!

22. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Information:
http://youtu.be/QfKGkqEB1AM

23. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplo de Insertos produzidos
Informação:
Ferramentais complexos
exigem projetos desafiadores
para se obter com perfeição,
o controle da temperatura
próxima a peça. O projeto ao
lado requereu uma sólida
experiencia por parte do
projetista. Isso permitiu a
realização deste sistema de
canais.
Aqui foram fabricadas 8
ramificações com Ø 3 mm,
com comprimentos idênticos,
a partir de uma entrada de
10mm. Isto garante que em
cada canal teremos o
mesmo fluxo de fluido
refrigerante..

24. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplo de Insertos produzidos
Informação:
Ferramentais complexos
exigem projetos desafiadores
para se obter com perfeição,
o controle da temperatura
próxima a peça. O projeto ao
lado requereu uma sólida
experiencia por parte do
projetista. Isso permitiu a
realização deste sistema de
canais.
Aqui foram fabricadas 8
ramificações com Ø 3 mm,
com comprimentos idênticos,
a partir de uma entrada de
10mm. Isto garante que em
cada canal teremos o
mesmo fluxo de fluido
refrigerante..

25. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Informação :
Canais em serie com
formato complexo.

26. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Simulação
Termográfica:
http://www.youtube.com/watch?v=7CaAaFnGERU

27. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Informação :
Canais em serie com
formato complexo.

28. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Informação :
Esse inserto resolveu um
problema de sobre
aquecimento o processo de
moldagem. O duto de
resfriamento de Ø 6mm é
localizado paralelamente ao
contorno externo.

29. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Informação :
Incerto de refrigeração
produzido por geração
laser, para um molde de
um raspador de gelo para
pára-brisas.
Através da integração dos
canais próximos do
contorno, foi possível
reduzir o tempo de ciclo de
80 segundos para 40
segundos.

30. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Informação :
Molde de 4 cavidades com
insertos de resfriamento.
Estes insertos trazem duas
vantagens. Uma redução
enorme em tempo de ciclo e a
otimização no processo de
injeção.

31. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Informação :
Este inserto simples
com refrigeração de
contorno possibilitou
uma redução de tempo
do ciclo de 28%.

32. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Informação :
Inserto refrigerado em
1.2709
de 52 x 52 x 135 mm
A construção vertical foi
uma exigência do
cliente, mesmo assim
possibilitou um tempo
de construção de 12cm³
por hora.

33. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplo de Insertos produzidos
Information:
Informação:
(lado injecao)
Werkzeugseitig erfolgt die
Einspeisung über 2 Kreisläufe.
Im Einsatz teilt sich ein Kreislauf in
5 etwa gleich lange parallele
Temperierläufe auf.
Der zweite Kreislauf dient der
separaten Temperierung der
Vorkammer. Die Kühlquerschnitte
entsprechen Ø 3 mm.

34. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplo de Insertos produzidos
Information:
Informação:
(lado extrator)
Hier erfolgt die Anbindung über 3
Kreisläufe.
2 Kreisläufe versorgen
symmetrisch in parallelen Linien je
eine Hälfte des Einsatzes.
Der 3. Kreislauf versorgt die
kleineren Dome ebenfalls in
parallelen Linien.
Die Kühlquerschnitte der
Kreisläufe 1+ 2 entsprechen
Ø 2,5 mm.
Kreislauf 3 entspricht Ø1,6.

35. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Information:
Informação :
Exemplo de uma otima
solucao para reduzir a
temperatura existente no
molde
fatos Anterior posterior
Ciclo 90 s 40 s
Capabilidade do processo Nenhum Muito bom
Pressão da agua 58 psi (4 bar) 58 psi (4 bar)
Temperatura da agua 25°C 25°C
Temperatura da parede
135°C 55°C
superior do molde
Temperatura da parede
35°C 30°C
inferior do molde
Refrigeração superior Nenhuma Equivalente Ø 1.8 mm
Ø4 mm geometria
Ø4 mm geometria
Refrigeração inferior espiral, soldado a
gerado a laser
vacum
Marcas de chupagem Sim Não
Qualidade da pea Ruim Excelente

36. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Calculo ROI
peça / ano 40.000 pcs
numero de cavidades 1 pc
ciclo convencional (anterior) 90 sec
ciclo gerado a laser (posterior) 40 sec
hora / maquina injetora $ 44,50
Custo de inserto gerado a laser com
desenvolvimento incluso $ 5.778,50
maquina hora / ano refrigeração convencional 1.000 h
maquina hora / ano refrigeração a laser 444,44 h
Economia horas maquina 555,56 h
Economia anual $ 24.722,22
tempo de amortizção 2,80 month
Valores em USD
Exchange rate of 1.27 $ for 1 €

37. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Informação :
Inserto com refrigeração
completa em todo contorno,
mesmo com os 5 furos
passantes da peca.

38. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Exemplos de insertos produzidos
Informação :
4 Insertos na placa
250x250mm.

39. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Hibrido: Geração a laser sobre uma base de 1.2709 usinada
Significado de uma tecnologia hibrida
Information:
Redução de volume gerado por laser
Redução efetiva de custo de fabricação
Aumento de rentabilidade do produto.
Melhor aproveitamento da capacidade do laser

40. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Hibrido: Geração a laser sobre uma base de 1.2709 usinada
Information:
Material indicado:
1.2709 (Böhler W722 VMR) e disponível em bitola ate Ø122 mm ou
150 x 150 mm quadrado.
O uso de 1.2343 (H13) ou 1.2083 (SS420) não é possível !!
Alto risco de trinca.
Trinca em uma base hibrida
1.2083 (SS420) (tratada)

41. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Inserto de molde com base hibrida.
Informação :
Inserto gerado a laser sobre
uma base com usinagem
convencional possibilitou
uma redução de custo em
50%.

42. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Inserto de molde com base hibrida.
Informação :
Inserto gerado a laser sobre
uma base com usinagem
convencional possibilitou
uma redução de custo de
60% e gerou uma redução
de ciclo de 30%.

43. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Inserto de molde com base hibrida.
Informação :
Inserto gerado a laser sobre
uma base com usinagem
convencional.
Geometria de refrigeração
clara e estruturada com
fluxo otimizado.

44. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Inserto de molde com base hibrida.
Informação :
Inserto gerado a laser
sobre uma base com
usinagem convencional.
Sem base híbrida, este
projeto não seria viável
economicamente.

45. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Inserto de molde com base híbrida.
Informação :
Gaveta oscilante gerado a
laser sobre uma base
híbrida.
Sem o uso de solução
híbrida, este inserto não
seria economicamente
viável.

46. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Inserto de molde com base hibrida.
Informação :
Inserto com refrigeração de
contorno produzido em
1.2709 em substituição de
inserto de beryllium (Ampco).
Devido a 40% de fibra de
vidro das pecas injetadas,
tinha que ser substituído a
cada 8 semanas.
O inserto hibrido já esta em
uso 1½ ano sem desgate.
customer picture
by courtesy of
MANN+HUMMEL GmbH

47. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Inserto de molde com uma base hibrida.
Informação :
Inserto gerado a laser sobre
uma base com usinagem
convencional possibilitou
uma redução de custo de
60%.

48. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Inserto de molde com uma base hibrida.
Informação :
Inserto gerado a laser sobre
uma base com usinagem
convencional possibilitou
uma redução de custo de
50%.

49. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Geração por Laser
Princípio
Consultoria
Engenharia
Exemplos
Vida útil e manutenção
Como iniciar

50. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Expectativa de vida util:
Para uma longa duração dos insertos com refrigeração de contorno devem
ser observadas algumas regras.
Os detalhes destas regras estão no tópico manutenção.
Como mostrado na comparação dos materiais, as especificações mecânicas
do aço 1.2709 são melhores do que outros aços para moldes. Portanto, não
há razão para que insertos gerados a laser tenham uma menor vida útil do
que insertos produzidos convencionalmente.
Os termo de garantia devem ser negociados caso a caso com a LBC.

51. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Pré-condição para execução e manutenção de refrigeração de contorno
Uso de filtro de água adequado.
Circuitos de contorno de refrigeração deve ser conectado
separadamente.
Se existe uma obstrução do duto pode ser eliminado com ultra-som.
Obstruções de cálcio pode ser removidos com acido cítrico ou acido
ascórbico.
Antes de estoque o molde limpar os dutos com ar comprimido.

52. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Geração por Laser
Princípio
Consultoria
Engenharia
Exemplos
Vida útil e manutenção
Como iniciar

53. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Como iniciar:
1. Necessitamos do modelo 3D do inserto que deve ser otimizado. Não há
necessidade dos dutos de refrigeração neste inserto, nos cuidamos disso.
2. Seria desejável de conhecer-mos os periféricos do inserto.
3. Enviem os arquivos 3D do inserto em formato Parasolid, Step or Iges para:
thilo.beranek@beitragbrasil.com.br ou direto para huesken@lbc-gmbh.de
4. LBC fará uma analise de geometria, calcula o tempo de fabricação, os custos
de engenharia para o desenvolvimento dos dutos e o preço de uma base
híbrida se necessário.
5. LBC enviará um Email com os custos e prazo de entrega.
Observação: O prazo de entrega inicia após o esclarecimento dos detalhes técnicos.
Isto significa após recebimento dos dados aprovados para produção.

54. GERAÇÃO POR LASER
PRODUÇÃO NÃO CONVENCIONAL E INOVADORA
Muito obrigado por sua atençaõ
Informações adicionais:
www.lasergenerieren.de