BR112017019981B1

BR112017019981B1 - Método e sistema para tratamento a quente de chapa de metal

Info

Publication number: BR112017019981B1
Application number: BR112017019981-5A
Authority: BR
Inventors: Paula SANCHO DÍAZ; Javier DÍAZ ROZO; Jesús DOMÍNGUEZ COBREROS
Original assignee: Ikergune A.I.E.
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2021-12-14
Also published as: BR112017019981A2; US20180071864A1; US10864603B2; MX2017011964A; CA2979927C; CN114592118A; EP3271486A1; CN107980067A; ES2761807T3; CA2979927A1; EP3271486B1; WO2016146646A1

Abstract

um método para tratamento a quente de um objeto de chapa de metal que compreende a etapa de aquecimento em pelo menos uma parte selecionada do objeto (100) com o uso de um feixe de energia (2). o feixe (2) é projetado em uma superfície do objeto (100) de modo a produzir um ponto primário (2a) no objeto, o feixe sendo repetitivamente escaneado em duas dimensões de acordo com um primeiro padrão de escaneamento de modo a estabelecer um ponto eficaz (21) no objeto, o ponto eficaz tendo uma distribuição de energia bidimensional. o ponto eficaz (21) é deslocado em relação à superfície do objeto (100) para progressivamente aquecer pelo menos uma parte dita selecionada do objeto.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção tem relação com o tratamento a quente de chapa de metal, por exemplo, chapa de metal para uso em ou usada em produtos metálicos, por exemplo, em componentes estruturais para veículos, como veículos a motor.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Submeter metal a tratamento a quente é algo conhecido na técnica. Por exemplo, é bem conhecido na técnica temperar materiais ferrosos, como aço (por exemplo, aço de médio carbono), aquecendo o material até uma temperatura alta, abaixo da sua temperatura de fusão, e, em seguida, resfriando- o bruscamente, ou seja, resfriando-o rapidamente o suficiente para formar uma martensita dura. O aquecimento pode ocorrer em fornos ou por aquecimento à indução e o resfriamento pode ocorrer aplicando-se um fluido de resfriamento, como água ou água misturada com outros componentes. Também é conhecido o uso de luz laser para realizar certos processos de têmpera, por exemplo, em relação a produtos complexos, como eixos da manivela. Eixos de manivela têm superfícies complexas e requisitos muito altos sobre a resistência a desgaste durante o uso. Por exemplo, o documento WO-2014/037281-A2 explica como um feixe a laser pode ser usado para a têmpera de superfícies de munhões de um eixo da manivela, sem produzir superaquecimento das áreas adjacentes aos orifícios de lubrificação de óleo.

[003] Também é conhecida a aplicação de tratamento a quente em chapas metálicas e componentes de chapas metálicas, de modo a fornecer a elas suas propriedades desejadas, por exemplo, em termos de dureza, rigidez, moleza e/ou ductilidade. Por exemplo, no campo de veículos a motor, é conhecida a produção de muitos componentes, incluindo componentes estruturais da carroceria do veículo, como colunas, longarinas e travessas de reforço do assoalho, feitos de chapas metálicas e as etapas de fabricação em geral incluem etapas para tratamento a quente para fornecer componentes com características desejadas em termos de dureza, moleza e ductilidade. Em geral essas características são escolhidas para oferecer um desempenho desejado no caso de colisão, a fim de minimizar o risco de danos graves aos ocupantes do veículo.

[004] O documento DE-102013008494-A1 divulga um método para produzir um componente metálico para veículos que inclui as etapas de aquecimento localizado de uma peça de chapa de metal a ser fabricada em uma primeira estação de aquecimento, modelando a peça em uma primeira estação de moldagem usando uma ferramenta para conformação a frio das peças, e aquecendo a peça moldada em uma segunda estação de aquecimento para fornecê-la com as características mecânicas desejadas. Explica-se que com isso, é possível oferecer componentes de alta resistência para veículos, componentes que apresentam uma ductilidade que, pelo menos em certas regiões, é aumentada devido ao aquecimento na segunda estação. Isso é desejável a fim de proporcionar um desempenho adequado em caso de colisão.

[005] O documento DE-102011118285-A1 igualmente divulga um tratamento a quente de um componente metálico para veículos, mais especificamente, de um produto semiacabado ou acabado de uma liga de alumínio, a fim de proporcionar um desempenho desejado em caso de colisão. Isso é conseguido submetendo o produto ou o produto semiacabado a tratamento a quente em uma área selecionada, para aumentar a ductilidade naquela área. O documento DE-102011118285-A1 sugere o aquecimento por indução, mas também menciona a opção de aquecimento com o uso de laser ou bico de gás.

[006] O documento DE-102011054866-A1 explica como era conhecido na técnica produzir componentes de aço de alta resistência com conformação a quente da peça a ser fabricada, quando a peça é aquecida acima da temperatura de austenitização, moldada em prensa e resfriada por resfriamento brusco. É explicado que a alta resistência pode refletir em operações adicionais no objeto endurecido, como perfurações, com dificuldade. O documento DE-102011054866-A1 aborda isso realizando a etapa de moldagem para que certas áreas fiquem com saliências, quando as partes protuberantes possam ser removidas em uma etapa em separado.

[007] O documento EP-2570205-A1 ensina como uma chapa de metal ou chapa de aço pode ser moldada em uma prensa, com um arranjo que proporciona aquecimento e/ou resfriamento selecionado, de modo a oferecer áreas selecionadas do objeto moldado com características desejadas em termos de dureza e/ou ductilidade.

[008] O documento US-8847126-B2 ensina a prensagem e têmpera a quente, quando o aquecimento é realizado para que diferentes regiões sejam aquecidas de modo diferente, usando radiação eletromagnética para aquecer e aplicando-se um membro da chapa que serve de escudo, absorve e/ou reflete a onda eletromagnética aplicada.

[009] O documento US-8480163-B2 ensina uma coluna central de veículo fornecida com duas partes frágeis. É explicado que isso pode ser obtido evitando o resfriamento brusco dessas partes. Isso pode ser conseguido adaptando-se o modo pelo qual a água de resfriamento resfria diferentes partes do membro durante a fabricação.

[010] O documento US-7070228-B2 menciona um artigo formado em prensa como uma coluna central ou similar, com regiões que apresentam diferentes níveis de dureza. O documento US-7070228-B2 concentra-se em têmpera por indução.

[011] Parece ser bem conhecido na técnica de produtos de chapa de metal o endurecimento de chapa de metal durante a etapa de formação, de modo que haja níveis diferentes e selecionados de dureza em áreas, regiões e partes do produto diferentes e selecionadas. Entretanto, parece que isso costuma exigir um design complexo do equipamento ou hardware usado, e que as modificações do produto e suas características, por exemplo, em termos da distribuição das regiões ou partes que apresentam diferentes durezas, em geral são necessárias mudanças substanciais no hardware usado.

[012] O documento US-2002/0069945-A1 ensina um método de fabricação de peças estruturais para a construção de uma carroceria de um automóvel, incluindo a têmpera por aquecimento à indução seguida de resfriamento.

[013] O documento US-2012/0237387-A1 ensina como um membro de aço pode ser fornecido com partes de menor resistência mecânica usando, por exemplo, luz laser.

[014] O documento US-8272681-B2 ensina como um componente de perfil pode ser fornecido com regiões que são endurecidas e outras regiões que não são endurecidas. O uso de luz laser é sugerida como útil para aquecer uma região comparativamente pequena delimitada no espaço de um produto semiacabado de uma chapa de metal.

[015] O documento DE-102004023579-A1 ensina que o aquecimento de um componente de aço duro para produzir regiões mais moles, de modo a proporcionar o uso de meios convencionais de montagem como soldagem na montagem do componente. Um laser pode ser usado para produzir o aquecimento.

[016] O documento US-2010/0086803-A1 ensina como um componente metálico formado termicamente e temperado por prensa pode ser tratado termicamente de modo a facilitar a flexão, com o uso de um feixe a laser.

[017] O documento WO-2012/156084-A1 ensina um método de tratamento a quente de um componente de chapa de metal temperável, em especial para um veículo a motor. O método consiste no endurecimento por prensa do componente da chapa de metal em uma ferramenta de conformação, removendo-se o componente da chapa de metal da dita ferramenta de conformação e conformando áreas moles definidas localmente do componente da chapa de metal temperando localmente subáreas pré- determinadas do componente da chapa de metal usando um feixe a laser.

[018] O documento DE-102010049330-A1 ensina como componentes de perfil para veículos são moldados e como ele, em consequência, são sujeitos a tratamento a quente com uso de luz laser, quando partes são temperadas com aquecimento seguido de resfriamento.

[019] Os documentos EP-2541093-A1 e EP-2565489-A1 fazem relação com o tratamento a quente dos membros de absorção de impactos em veículos que usam luz laser.

[020] O documento JP-6-226479-A discute a soldagem de topo de uma peça de coluna dianteira e uma peça de coluna central, etc. As peças amolecidas são fornecidas por meio de um tratamento de amolecimento usando um feixe a laser perto das peças periféricas da chapa de metal.

[021] O documento US-8555507-B2 ensina como um componente rígido de veículo formado por estampagem a quente é fornecido com áreas de menor rigidez por tratamento a quente com laser, aprimorando, assim, o desempenho de absorção de colisão.

[022] O documento WO-2012/025171-A1 do mesmo modo relaciona o tratamento a quente de um componente perfilado para veículos, usando luz laser ou aquecimento à indução.

[023] O documento EP-2561946-A1 ensina o uso de um feixe de diodo laser para converter uma zona localizada em um componente veicular estampado a quente em uma zona de absorção de energia em caso de uma colisão.

[024] O documento FR-2825375-A1 ensina têmpera localizada de chapas metálicas estruturais com o uso de indução ou diodos laser.

[025] Em tratamentos tradicionais de aquecimento a laser, o feixe a laser costuma ser escaneado uma vez pela região a ser tratada. Um exemplo típico é apresentado na Figura 7 do documento acima mencionado US-2012/0237387-A1, no qual uma chapa de metal é movida em relação a uma fonte laser, de modo que uma pluralidade de trilhos tratados termicamente seja estabelecida, com larguras correspondentes à largura do feixe a laser.

[026] Os documentos EP-1308525-A2 e US-4797532-A ensinam como o aquecimento a laser de um trilho substancialmente mais largo que a largura do feixe a laser pode ser alcançado com a combinação de um movimento relativo entre a superfície a ser aquecida e o feixe a laser em uma direção, com um movimento de vai e vem em outra direção perpendicular à primeira direção, de modo que o ponto de laser projetado siga um trajeto senoidal ou sinuoso na superfície da peça a ser fabricada.

[027] Algo semelhante é sugerido no documento US- 2005/0237895-A1.

[028] Por outro lado, o documento EP-0965516-A1 ensina, no contexto de têmpera a laser de partes selecionadas de uma quinta calota, o uso de óptica para estabelecer o corte desejado do feixe a laser, incluindo a distribuição de energia pelo corte.

[029] O documento DE-3905551-A1 ensina, no contexto de têmpera de eixos da manivela, o uso de óptica para adaptar a distribuição de energia pelo corte do feixe a laser para a geometria da superfície sendo temperada.

[030] No contexto de tratamento a quente de objetos de chapas metálicas, incluindo peças ou chapas achatadas de chapa de metal, chapas metálicas de um cilindro e objetos formados com a chapa de metal que usam, por exemplo, processos de estampagem a quente ou a frio, as áreas aquecidas às vezes são arranjadas em bandas ou tiras com uma largura substancialmente constante. Isso se aplica tanto à têmpera como ao revenido, por exemplo, o revenido de um objeto previamente temperado para estabelecer áreas onde o material é mais mole e/ou dúctil. Entretanto, ainda assim, aquecer o trilho inteiro do mesmo modo pode ser subóptimo, por exemplo, no começo e no final do trilho, onde o resfriamento devido à condução de calor difere daquele no meio do trilho. O mesmo se aplica onde há mudanças na configuração da superfície da peça a ser fabricada, por exemplo, devido à presença de protusões, curvaturas, perfurações, etc. Além disso, ao aquecer um objeto usando um feixe de energia, mudanças no ângulo entre o feixe e a parte da superfície sendo aquecida, por exemplo, devido ao formato do objeto como devido à presença de curvaturas, flexões, partes colocadas em um ângulo em relação ao outro, etc., podem causar dificuldades ou qualidade subóptima do tratamento a quente.

[031] O documento US-2009/0272464-A1 se refere a chapas finas para fins elétricos de granulação orientada e discute queima a laser para introduzir tensão residual para controle de domínio magnético.

[032] O documento US-2003/0132208-A1 discute microusinagem a laser que emprega um espelho rápido de direção para mover um ponto de laser com um ponto focado em um padrão desejado em um substrato para remover uma área alvo que é maior que o ponto focado no substrato.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[033] Um primeiro aspecto da invenção tem relação com um método para tratamento a quente de um objeto de chapa de metal, que compreende a etapa de aquecimento em pelo menos uma parte selecionada do objeto com o uso de um feixe de energia; em que o feixe é projetado em uma superfície do objeto de modo a produzir um ponto primário no objeto, o feixe sendo repetitivamente escaneado em duas dimensões de acordo com um primeiro padrão de escaneamento de modo a estabelecer um ponto eficaz no objeto, o dito ponto eficaz tendo uma distribuição de energia bidimensional, e em que o dito ponto eficaz seja deslocado em relação à superfície do objeto para progressivamente aquecer o dito em pelo menos uma parte selecionada do objeto. Ou seja, em um dado momento, o ponto eficaz gerado pelo escaneamento bidimensional do ponto primário aquece determinada área da dita parte selecionada, e o ponto eficaz é deslocado pela superfície do objeto até que a parte selecionada tenha sido aquecida conforme desejado.

[034] O objeto de chapa de metal pode ser qualquer tipo de objeto de chapa de metal, incluindo uma parte de uma chapa de metal de um cilindro, uma lâmina de chapa de metal, um esboço de chapa de metal que será conformado em um objeto de chapa de metal específico ou uma peça a ser fabricada em uma etapa posterior, um componente de chapa de metal já conformado, por exemplo, uma prensa ou ferramenta, usando por exemplo, estampagem/conformação a frio ou estampagem/conformação a quente, um componente que compreende uma ou mais partes de chapa de metal e, opcionalmente, outros elementos, interconectados por, por exemplo, soldagem, parafusos, cavilhas ou outros meios, etc.

[035] Em muitas modalidades da invenção, o feixe de energia é um feixe de radiação eletromagnética, por exemplo, um feixe a laser. O ponto eficaz pode ser criado e adaptado para uso, por exemplo, em qualquer uma das técnicas descritas no documento WO-2014/037281-A2, que é incorporado no presente documento por referência. Apesar de a descrição do documento WO-2014/037281-A2 ser principalmente focada na têmpera a laser de munhões de eixos de manivela e, em grande parte, focar no problema específico de evitar o superaquecimento das áreas adjacentes aos orifícios de lubrificação de óleo, foi encontrado que os princípios divulgados nesse documento em relação ao escaneamento do feixe a laser podem ser aplicados também ao tratamento a quente da chapa de metal, incluindo tarefas como a redução seletiva de dureza - por exemplo, por revenido - de partes das peças previamente temperadas. Apesar de tradicionalmente ter sido considerado que o uso de meios convencionais de tratamento a quente, como o simples escaneamento de um feixe de energia uma vez que a parte da superfície que seria aquecida estivesse pronta, é suficiente considerando-se tratamentos a quente como têmpera localizada e/ou têmpera de chapa de metal, foi encontrado que a presente invenção proporciona melhorias em termos de flexibilidade, controle e velocidade.

[036] O deslocamento do ponto eficaz em relação à superfície do objeto de chapa de metal pode ser realizado de acordo com um segundo padrão de escaneamento. Isto é, o ponto real/primário, ou seja, o ponto que é produzido pelo feixe em qualquer dado momento, é escaneado de acordo com um primeiro padrão de escaneamento para criar o ponto eficaz e esse ponto eficaz pode ser deslocado de acordo com o segundo padrão de escaneamento. Desse modo, dois tipos de movimento são combinados ou sobrepostos: o movimento do ponto primário de acordo com o primeiro padrão de escaneamento e o movimento do ponto eficaz de acordo com o segundo padrão de escaneamento, que em algumas modalidades da invenção pode ser simplesmente uma linha reta.

[037] O termo “distribuição de energia bidimensional” se refere ao modo pelo qual a energia aplicada pelo feixe de energia é distribuída pelo ponto eficaz, por exemplo, durante uma varredura do feixe ao longo do primeiro padrão de escaneamento. Quando o ponto eficaz está projetado em uma parte ou área não planar, como uma parte ou área curva, como uma parte ou área com flexões, o termo “distribuição de energia bidimensional” se refere a como a energia é distribuída ao longo e através da superfície do objeto, ou seja, à distribuição de energia ao longo e através do ponto eficaz conforme ele é projetado na superfície do objeto.

[038] A presente invenção proporciona um aquecimento relativamente rápido de uma área substancial da superfície do objeto de chapa de metal, devido ao fato que o ponto eficaz pode ter um tamanho substancial, como, por exemplo, mais de 4, 10, 15, 20 ou 25 vezes o tamanho (área) do ponto primário.Assim, pode-se aquecer uma certa região ou área do objeto de chapa de metal para uma extensão desejada em termos de temperatura e duração mais rapidamente que se realizar o aquecimento simplesmente por meio do deslocamento do ponto primário pela área inteira, por exemplo, seguindo um padrão senoidal ou sinuoso ou uma linha reta. O uso de um ponto eficaz com uma área relativamente grande proporciona alta produtividade ainda assim permitindo que a parte ou partes relevantes da superfície sejam aquecidas por um período relativamente significante, proporcionando, assim, por exemplo, um aquecimento menos agressivo sem comprometer a produtividade.

[039] O ponto primário pode ter uma área substancialmente menor que aquela do ponto eficaz. Por exemplo, em algumas modalidades da invenção, o ponto primário tem um tamanho menor que 4 mm2, como menor que 3 mm2, pelo menos durante parte do processo. O tamanho do ponto primário pode ser modificado durante o processo, de modo a otimizar o modo pelo qual uma parte específica do objeto está sendo tratado termicamente, em termos de qualidade e produtividade.

[040] Por outro lado, o uso de um ponto eficaz criado pelo escaneamento do ponto primário, repetidamente em duas dimensões de acordo com um primeiro padrão de escaneamento, possibilita o estabelecimento de um ponto eficaz com uma distribuição de energia bidimensional selecionada, que é substancialmente independente da óptica específica (lentes, espelhos, etc.) sendo usada, e que pode ser personalizada e adaptada para proporcionar um aquecimento aprimorado ou otimizado da chapa de metal, de diferentes pontos de vista, incluindo a velocidade com a qual o tratamento a quente é concluído (por exemplo, em termos de cm2 por minuto ou em termos de unidades concluídas por hora), e a qualidade. Por exemplo, o calor pode ser distribuído de modo que uma parte principal do ponto eficaz tenha uma densidade de energia mais alta que uma parte rebocável, aumentando assim a velocidade com a qual uma temperatura desejada da superfície é alcançada, e a parte rebocável pode servir para manter o aquecimento por tempo suficiente para alcançar uma profundidade e/ou qualidade desejada, otimizando, assim, a velocidade com a qual o ponto eficaz pode ser deslocado em relação à superfície do objeto, sem renunciar à qualidade do tratamento a quente. Além disso, a distribuição de energia bidimensional pode ser adaptada em relação aos lados do ponto eficaz, dependendo das características do objeto, por exemplo, de modo a aplicar menos calor em áreas adjacentes à borda do objeto ou uma abertura no objeto, onde o resfriamento devido à transferência de calor é menor, ou de modo a aplicar menos calor em áreas que já apresentam uma temperatura relativamente alta, por exemplo, devido a um aquecimento que ocorreu recentemente. Ademais, o ponto eficaz pode ser adaptado de acordo com o formato tridimensional do objeto, por exemplo, para adaptar o aquecimento à curvatura, largura, etc., do objeto na área sendo aquecida, e à configuração da parte do objeto que será aquecido. O formato do ponto eficaz e/ou a distribuição de energia bidimensional pode ser adaptada sempre que necessário, adaptando, assim, o processo para a peça específica do objeto que será aquecido a qualquer momento. Em algumas modalidades da invenção, a distribuição de energia bidimensional pode ser variada como uma função do respectivo local de irradiação do objeto, levando em consideração, por exemplo, a capacidade de remoção de calor de uma região próxima. Em algumas modalidades da invenção, a distribuição de energia bidimensional pode ser variada considerando-se as características desejadas do produto em diferentes regiões do produto, como diferentes requisitos de dureza, rigidez, moleza, ductilidade, etc.

[041] Ademais, usar o ponto eficaz, criado pelo escaneamento do ponto primário em duas dimensões, aumenta a flexibilidade em termos de, por exemplo, a adaptação de um sistema a diferentes objetos a serem produzidos. Por exemplo, a necessidade de substituir ou adaptar a óptica envolvida pode ser reduzida ou eliminada. A adaptação pode ser realizada mais frequentemente, pelo menos em parte, simplesmente adaptando o software que controla o escaneamento do ponto primário e, portanto, a distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz.

[042] A expressão “primeiro padrão de escaneamento” não implica que o ponto primário deva sempre seguir um e o mesmo padrão de escaneamento ao criar o ponto eficaz, mas tem somente a intenção de distinguir o padrão de escaneamento do ponto primário que é usado para criar o ponto eficaz a partir do padrão com o qual o ponto eficaz é deslocado ou escaneado em relação ao objeto que está sujeito ao tratamento a quente; o padrão de escaneamento seguidos pelo ponto eficaz às vezes é referido como um segundo padrão de escaneamento.

[043] Em muitas modalidades da invenção, a velocidade ou média ou velocidade média com a qual o ponto primário é deslocado de acordo com o primeiro padrão de escaneamento é substancialmente mais alta que a velocidade com a qual o ponto eficaz é deslocado em relação à superfície do objeto. Uma alta velocidade do ponto primário ao longo do primeiro padrão de escaneamento reduz as flutuações de temperatura dentro do ponto eficaz durante cada varredura do ponto primário ao longo do primeiro padrão de escaneamento.

[044] É conhecido em sistemas do estado da técnica relacionados a tratamento a quente de chapas metálicas que a área sendo aquecida a cada momento corresponde de modo significativo ao ponto primário projetado pelo feixe na superfície. Ou seja, em arranjos do estado da técnica, a área sendo aquecida a cada momento tem um tamanho que corresponde substancialmente ao do ponto primário, e a largura do trilho sendo aquecido corresponde de modo significativo à largura do ponto primário na direção perpendicular à direção na qual o ponto primário está sendo deslocado, que por sua vez é determinada pelo laser e óptica usados.

[045] É claro que a presente invenção não exclui a possibilidade de realizar parte do tratamento a quente operando com o ponto primário de modo convencional. Por exemplo, o ponto primário pode ser deslocado para realizar o aquecimento em correspondência com o limite ou contorno de uma região a ser aquecida, ou para realizar o aquecimento de certos detalhes do objeto sendo aquecido, enquanto que o ponto eficaz descrito acima pode ser usado para realizar o aquecimento de outras partes ou regiões da superfície, como o interior ou parte principal de uma região a ser aquecida. O especialista escolherá a extensão até onde o ponto eficaz e não o ponto primário será usado para realizar o aquecimento, dependendo de questões como produtividade e a necessidade de definir com cuidado o limite de uma região a ser aquecida ou uma certa parte de um objeto sujeito a tratamento a quente. Por exemplo, é possível usar o ponto primário para limitar uma região a ser aquecida, enquanto o ponto eficaz é usado para aquecer a superfície dentro da região delimitada. Em algumas modalidades da invenção, durante o processo, o primeiro padrão de escaneamento pode ser modificado para reduzir o tamanho do ponto eficaz até que acabe correspondendo ao ponto primário e vice-versa.

[046] Ou seja, não é necessário usar o ponto eficaz para realizar todo o aquecimento que precisa acontecer durante o tratamento a quente do objeto. Entretanto, pelo menos parte do tratamento a quente é realizado usando o ponto eficaz descrito acima. Por exemplo, pode-se preferir que durante pelo menos 50 %, 70 %, 80 % ou 90 % do tempo durante o qual o feixe é aplicado no objeto da chapa de metal, ele é aplicado para estabelecer o ponto eficaz como explicado acima, ou seja, escaneando repetitivamente o ponto primário de acordo com o primeiro padrão de escaneamento.

[047] Em algumas modalidades da invenção, a distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz é dinamicamente adaptada durante o deslocamento do ponto eficaz em relação à superfície do objeto. Assim, a adaptação do ponto eficaz à área ou região do objeto sendo aquecido atualmente pode ser alcançada. A expressão adaptação dinâmica pretende denotar o fato de que a adaptação pode ocorrer dinamicamente durante o deslocamento do ponto eficaz. Diferentes meios podem ser usados para conseguir esse tipo de adaptação dinâmica, alguns dos quais são mencionados abaixo. Por exemplo, em algumas modalidades da invenção, o sistema de escaneamento pode ser operado para se alcançar a adaptação dinâmica (por exemplo, adaptando a operação de espelhos galvânicos ou outros meios de escaneamento, de modo a modificar o primeiro padrão de escaneamento e/ou a velocidade do ponto primário ao longo do padrão de escaneamento ou ao longo de um ou mais segmentos ou partes dele) e/ou a energia do feixe e/ou o tamanho do ponto primário pode ser adaptado. Controle de alça aberta ou alça fechada pode ser usado para controlar a adaptação dinâmica. A adaptação dinâmica pode afetar o modo com a energia é distribuída dentro de certa área do ponto eficaz, e/ou o formato real do ponto eficaz a laser e, portanto, o formato da área sendo aquecida a qualquer dado momento (não considerando o fato que o ponto primário está se movendo e somente considerando o ponto eficaz). Por exemplo, o comprimento e/ou a largura do ponto eficaz pode ser adaptado dinamicamente durante o processo.

[048] Em algumas modalidades da invenção, a adaptação da distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz é realizada adaptando-se a energia do feixe, como ligando e desligando o feixe de modo seletivo. Isso inclui a interrupção do feixe em sua fonte, bem como outras opções, como interrupção do feixe pela interferência com o trajeto do feixe, por exemplo, com um obturador, e combinações dos mesmos. Por exemplo, ao usar um laser como um laser de fibra, o feixe a laser pode ser ligado e desligado muito rapidamente, possibilitando assim a obtenção de uma distribuição de energia desejada, ligando e desligando o feixe a laser seguindo o padrão de escaneamento. Assim, o aquecimento pode ser alcançado ligando o feixe a laser durante certas linhas ou partes de linhas do padrão de escaneamento. Por exemplo, uma abordagem pixelada pode ser adotada, de acordo com qual distribuição de energia bidimensional é determinada pelo status ligado/desligado do laser durante as diferentes partes ou segmentos do primeiro padrão de escaneamento.

[049] Em algumas modalidades da invenção, a adaptação da distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz é realizada adaptando-se o primeiro padrão de escaneamento.

[050] Em algumas modalidades da invenção, a adaptação da distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz é realizada adaptando-se a velocidade com a qual o ponto primário se move ao longo de pelo menos uma parte do primeiro padrão de escaneamento.

[051] Ou seja, a distribuição de energia bidimensional pode ser adaptada adaptando-se, por exemplo, a energia do feixe - por exemplo, comutando os diferentes status de energia entre ligado e desligado - e/ou adaptando o padrão de escaneamento - por exemplo, adicionando ou removendo segmentos, ou modificando a orientação dos segmentos, ou mudando completamente um padrão por outro - e/ou adaptando a velocidade com a qual o feixe de move ao longo do padrão de escaneamento, como ao longo de um ou mais de seus segmentos. A escolha entre diferentes meios de adaptação da distribuição de energia bidimensional pode ser feita com base nas circunstâncias como a capacidade do equipamento de alterar rapidamente status de energia do feixe e a capacidade do scanner de modificar o padrão a ser seguido e/ou a velocidade com a qual o ponto primário se move ao longo do padrão de escaneamento.

[052] Em algumas modalidades da invenção, o foco do feixe é dinamicamente adaptado durante o deslocamento do ponto primário ao longo do primeiro padrão de escaneamento e/ou durante o deslocamento do ponto eficaz em relação ao objeto sendo produzido. Por exemplo, quando um feixe a laser é usado, o foco do laser ao longo do eixo óptico pode ser dinamicamente modificado durante o processo, por exemplo, de modo a variar ou manter o tamanho do ponto primário a laser enquanto ele está sendo deslocado ao longo do primeiro padrão de escaneamento, e/ou enquanto o ponto eficaz de laser está sendo deslocado em relação à superfície do objeto. Por exemplo, o foco óptico pode ser adaptado para manter o tamanho do ponto primário constante, enquanto o ponto primário está se movendo pela superfície do objeto (por exemplo, para compensar as distâncias variantes entre a fonte de laser ou o scanner e a posição do ponto primário de laser na superfície do objeto).

[053] Em algumas modalidades da invenção, o tamanho do ponto primário é dinamicamente adaptado durante o deslocamento do ponto primário ao longo do primeiro padrão de escaneamento e/ou durante o deslocamento do ponto eficaz em relação à superfície do objeto, de modo a modificar a distribuição de energia bidimensional e/ou o tamanho do ponto eficaz.

[054] Em algumas modalidades da invenção, durante pelo menos uma etapa do método, o ponto eficaz compreende uma parte principal que tem uma densidade de energia mais alta que uma parte rebocável do ponto eficaz (esse arranjo pode ser preferencial quando for desejado alcançar rapidamente certa temperatura e, em consequência, fornecer energia suficiente para, por exemplo, manter o material na temperatura exigida por um certo período de tempo), ou o ponto eficaz compreende uma parte principal com uma densidade de energia mais baixa que a parte rebocável do ponto eficaz (esse arranjo pode ser preferencial quando for desejado primeiro pré-aquecer o material por certo tempo, antes de fazê-lo alcançar certa temperatura). Em algumas modalidades da invenção, o ponto eficaz compreende uma parte intermediária com uma densidade de energia mais alta que uma parte principal e uma parte rebocável do ponto eficaz. Em algumas modalidades da invenção, o ponto eficaz apresenta uma distribuição de energia substancialmente uniforme, com uma densidade de energia substancialmente constante ao longo do ponto eficaz.

[055] Como indicado acima, a distribuição de energia bidimensional pode ser adaptada dinamicamente enquanto o método é conduzido, por exemplo, de modo que seja diferente em relação a diferentes partes da superfície do objeto.

[056] Em algumas modalidades da invenção, a velocidade média do ponto primário ao longo do primeiro padrão de escaneamento é substancialmente mais alta que a velocidade média com a qual o ponto eficaz é deslocado em relação à superfície do objeto. Por exemplo, a velocidade média do ponto primário ao longo do primeiro padrão de escaneamento pode preferencialmente ser pelo menos dez vezes mais alta, mais preferencialmente pelo menos 100 vezes mais alta que a velocidade média com a qual o ponto eficaz é deslocado em relação ao objeto. Uma alta velocidade do ponto primário reduz as flutuações de temperatura dentro do ponto eficaz durante uma varredura do ponto primário ao longo do primeiro padrão de escaneamento.

[057] Em algumas modalidades da invenção, o feixe é escaneado de acordo com o dito primeiro padrão de escaneamento de modo que o dito primeiro padrão de escaneamento é repetido pelo feixe com uma frequência de mais que 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200 ou 300 Hz (ou seja, repetições do padrão de escaneamento por segundo). Uma alta taxa de repetição pode ser adequada para reduzir ou evitar flutuações de temperatura não desejadas nas áreas sendo aquecidas pelo ponto eficaz, entre cada ciclo de escaneamento, ou seja, entre cada varredura do feixe ao longo do primeiro padrão de escaneamento. Em algumas modalidades da invenção, o primeiro padrão de escaneamento permanece constante, e em outras modalidades da invenção, o primeiro padrão de escaneamento é modificado entre algumas ou todas as varreduras do feixe ao longo do primeiro padrão de escaneamento.

[058] Em algumas modalidades da invenção, o tamanho (ou seja, a área) do ponto eficaz, como a média do ponto eficaz durante o processo ou o tamanho do ponto eficaz durante pelo menos um momento do processo, como o tamanho máximo do ponto eficaz durante o processo, é maior que 4, 10, 15, 20 ou 25 vezes o tamanho do ponto primário. Por exemplo, em algumas modalidades da invenção, um ponto primário com um tamanho da ordem de 3 mm2 pode ser usado para criar um ponto eficaz com um tamanho maior que 10 mm2, como 50 ou 100 mm2 ou mais. O tamanho do ponto eficaz pode ser dinamicamente modificado durante o processo, mas um tamanho médio grande em geral pode ser preferido para melhorar a produtividade, e um tamanho grande máximo pode ser útil para melhorar a produtividade durante pelo menos parte do processo.

[059] O método pode ser conduzido sob o controle de meios de controle eletrônicos, como um computador.

[060] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro padrão de escaneamento é um padrão de escaneamento polígono que compreende uma pluralidade de linhas. Por exemplo, o primeiro padrão de escaneamento pode ser um polígono como um triângulo, um quadrado ou um retângulo, um pentágono, um hexágono, um heptágono, um octógono, etc. O polígono não precisa ser um polígono perfeito, por exemplo, as linhas que compõem o polígono podem, em algumas modalidades, ser mais ou menos curvas e as bordas do polígono onde as linhas se encontram podem ser arredondadas, etc.

[061] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro padrão de escaneamento compreende uma pluralidade de linhas, como uma pluralidade de linhas retas ou curvas, que em algumas modalidades da invenção são arranjadas paralelamente uma à outra. Em algumas modalidades da invenção, há duas, três, quatro ou mais dessas linhas.

[062] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro padrão de escaneamento compreende pelo menos três segmentos, e o dito escaneamento do feixe de energia é realizado de modo que o dito feixe ou ponto segue pelo menos um dos ditos segmentos mais frequentemente do que segue pelo menos outro dos ditos segmentos. Esse arranjo é vantajoso, pois melhora a flexibilidade e o modo pelo qual o padrão de escaneamento pode ser usado para fornecer uma distribuição adequada de energia e, sempre que desejado, simétrica ou substancialmente simétrica. Por exemplo, um dos ditos segmentos pode ser usado como um trajeto ou ponte seguido pelo feixe ao se mover entre dois outros segmentos, de modo que a transferência do ponto projetado pelo feixe entre diferentes partes (como um fim e um começo) do primeiro padrão de escaneamento pode ser realizado com o uso de segmentos (como segmentos intermediários) do padrão de escaneamento para a transferência, e essa transferência pode ser realizada em geral sem desligar o feixe e sem distorcer a simetria da distribuição de energia bidimensional, quando tal simetria é desejada.

[063] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro padrão de escaneamento compreende pelo menos três linhas retas ou curvas substancialmente paralelas distribuídas uma após a outra em uma primeira direção, as ditas linhas em geral se estendendo para uma segunda direção, na qual pelo menos três das ditas linhas compreendem uma primeira linha, pelo menos uma linha intermediária, e uma última linha arranjadas uma após a outra na dita primeira direção, e o dito escaneamento do feixe é realizado de modo que o dito feixe ou ponto segue a dita linha intermediária mais frequentemente que o dito feixe segue a dita primeira linha e/ou a dita última linha. Ou seja, por exemplo, o feixe pode em média seguir a dita linha intermediária duas vezes na mesma frequência em que segue a dita primeira linha e a dita última linha, por exemplo, o feixe pode andar ao longo da linha intermediária cada vez que se mover da primeira linha na direção da última linha e vice- versa. Ou seja, a(s) linha(s) intermediária(s) pode(m) servir como um tipo de ponte seguida pelo ponto projetado ao se mover(em) entre a primeira linha e a última linha.

[064] Foi encontrado que esse arranjo é prático e fácil de implementar, e foi encontrado que distribuições adequadas de energia podem em geral ser obtidas adaptando-se a velocidade do escaneamento e sem adaptar de modo significativo a energia do feixe. Também é possível modificar a energia do feixe durante o escaneamento de modo a personalizar a distribuição de energia, mas comutá-la rapidamente nem sempre é possível ou desejável, e ter o feixe, como um feixe a laser, a um nível de energia baixo ou desligado durante partes significativas do ciclo de escaneamento pode implicar um uso da capacidade do equipamento abaixo do otimizado, o que pode ser uma desvantagem grave quando o equipamento, como um equipamento a laser, for usado para tratamento a quente de objetos de chapa de metal. Assim, em geral é desejável operar com o feixe completamente no status ligado, para aproveitar por completo a energia disponível.

[065] Costuma ser desejado o uso de três ou mais linhas arranjadas deste modo, ou seja, uma atrás da outra em uma direção diferente, como perpendicular à direção ao longo da qual as linhas se estendem, a fim de conseguir uma extensão significativa do ponto eficaz não só na direção ao longo das linhas, mas também em outra direção, de modo a tornar o ponto eficaz adequado para aquecer uma área larga o suficiente a uma temperatura alta o suficiente e manter a temperatura ao nível ou níveis desejados durante tempo suficiente, ao mesmo tempo permitindo que o ponto eficaz ande a uma velocidade relativamente alta, proporcionando, assim, alta produtividade. Deste modo, uma extensão significativa do ponto eficaz em duas dimensões costuma ser uma vantagem.

[066] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro padrão de escaneamento compreende pelo menos três linhas ou segmentos substancialmente paralelos, distribuídos um após o outro em uma primeira direção, como na direção ao longo da qual o ponto eficaz anda durante o processo, as ditas linhas se estendendo para uma segunda direção, como para uma direção perpendicular à primeira direção. Em algumas modalidades da invenção, pelo menos três ditas linhas compreendem uma primeira linha, pelo menos uma linha intermediária e uma última linha, arranjadas uma após a outra na dita primeira direção, e o escaneamento do feixe é realizado de modo que o ponto projetado é escaneado ao longo das ditas linhas de acordo com uma sequência de acordo com a qual o ponto, depois de seguir a dita primeira linha, segue a dita linha intermediária, a dita última linha, a dita linha intermediária e a dita última linha, nessa ordem.

[067] A definição acima não significa que o escaneamento tem que começar com a primeira linha, somente indica a sequência de acordo com a qual o feixe define ou segue as linhas supra mencionadas do padrão de escaneamento. Além disso, não exclui que entre (como antes ou depois) seguir algumas ou todas as linhas supra indicadas, o feixe pode seguir outras linhas, como as linhas que se interconectam com as linhas primeira, intermediária e última e/ou linhas intermediárias adicionais.

[068] Ou seja, nessas modalidades, depois de se mover ao longo da primeira linha, o feixe sempre segue a dita linha intermediária duas vezes antes de se mover ao longo da primeira linha novamente. Mesmo que uma abordagem mais direta pudesse ser usada para realizar o escaneamento de modo que depois da dita última linha o feixe e seu ponto projetado voltem diretamente para a dita primeira linha, foi encontrado que a sequência seguida de acordo com as modalidades da invenção é adequada para conseguir uma distribuição de energia simétrica em relação a um eixo de simetria estendido na dita primeira direção.

[069] Em algumas modalidades da invenção, o padrão de escaneamento compreende uma pluralidade das ditas linhas intermediárias. O número de linhas pode ser escolhido pelo operador ou designer do processo ou pelo designer do equipamento em relação, por exemplo, ao tamanho do ponto primário projetado pelo feixe e à extensão desejada do ponto eficaz, por exemplo, na primeira direção. Por exemplo, um número mínimo de linhas pode, em algumas modalidades, ser três linhas, mas em muitas implementações práticas, um número maior de linhas pode ser usado, como quatro, cinco, seis, dez ou mais linhas, ao contar a primeira, última e a linha intermediária. Em algumas modalidades da invenção, o número de linhas é modificado para modificar a distribuição de energia, enquanto o ponto eficaz está andando ao longo da área da superfície onde o aquecimento do material de chapa de metal irá ocorrer.

[070] Em algumas modalidades da invenção, o ponto primário é deslocado com uma velocidade mais alta ao longo de pelo menos uma dita linha intermediária do que ao longo da dita primeira linha e última linha. Essa costuma ser a preferência, a fim de se conseguir uma distribuição de energia adequada na dita primeira direção, pelo menos durante uma parte ou uma parte significativa do processo. A velocidade mais alta do feixe ao se mover ao longo das linhas intermediárias, ou pelo menos ao se mover ao longo de uma ou algumas delas, compensa pelo fato de que o feixe se move ao longo das ditas linhas intermediárias duas vezes mais à medida que se move ao longo da primeira linha e da última linha. Por exemplo, a velocidade do ponto primário ao longo das linhas intermediárias pode, em algumas modalidades da invenção, ser cerca do dobro da velocidade do ponto primário ao longo da primeira linha ou última linha. A velocidade pode ser diferente para diferentes linhas intermediárias. A velocidade para cada linha pode ser escolhida de acordo com uma distribuição de energia desejada na primeira direção. A velocidade com a qual o ponto eficaz é deslocado ao longo de diferentes linhas ou segmentos do padrão de escaneamento pode ser dinamicamente modificada enquanto o ponto eficaz está andando ao longo da área onde o aquecimento do material da chapa de metal irá ocorrer, por exemplo, para adaptar a distribuição de energia para otimizar o modo pelo qual o processo está ocorrendo, por exemplo, a fim de aumentar a qualidade do produto, por exemplo, da têmpera e/ou do revenido.

[071] Em algumas modalidades da invenção, o padrão de escaneamento compreende, ademais, linhas que se estendem na dita primeira direção, entre os finais da primeira linha, última linhas e linha intermediária, onde o ponto primário segue as ditas linhas se estendendo pela dita primeira direção, ao se mover entre a dita primeira linha, as ditas linhas intermediárias e a dita última linha. Em algumas modalidades da invenção, o ponto primário é deslocado com uma velocidade mais alta ao longo das ditas linhas que se estendem na primeira direção, do que ao longo da dita primeira linha e da dita última linha, pelo menos durante parte do processo.

[072] Em algumas modalidades da invenção, o feixe é deslocado ao longo do dito primeiro padrão de escaneamento sem ligar e desligar o feixe ou mantendo a energia do feixe substancialmente constante. Isso possibilita realizar o escaneamento a uma alta velocidade sem levar em consideração a capacidade do equipamento, como um equipamento a laser, para comutar entre diferentes níveis de energia, como ligado e desligado, e possibilita o uso do equipamento que pode não proporcionar uma comutação muito rápida entre os níveis de energia. Além disso, proporciona uso eficaz da energia produzida disponível, ou seja, da capacidade do equipamento em termos de energia.

[073] Em algumas modalidades da invenção, o feixe de energia é um feixe a laser. Um feixe a laser costuma ser preferido devido a questões como custo, confiabilidade e disponibilidade de sistemas de escaneamento adequados. Em algumas modalidades da invenção, a energia do feixe a laser é maior que 1 kW, como maior que 3 kW, maior que 4 kW, maior que 5 kW ou maior que 6 kW, pelo menos durante parte do processo. Tradicionalmente, quando um ponto primário a laser é escaneado para aquecer progressivamente a região a ser tratada termicamente, lasers com energia produzida relativamente baixa costumam ser usados. Por exemplo, no documento EP-1308525-A2 discutido acima, uma energia de feixe de 600 W é sugerida. Isso porque, em referência ao estado da técnica, o ponto a laser que em certo momento está aquecendo uma parte da superfície corresponde ao ponto primário, com uma área de superfície relativamente pequena. Assim, uma energia produzida menor pode ser preferida para evitar superaquecimento. De acordo com a invenção, a energia do laser pode ser distribuída por um ponto eficaz a laser com uma área de superfície substancialmente maior que a do ponto primário a laser. Ou seja, com a presente abordagem, baseada na criação de um ponto eficaz a laser maior, energias mais altas podem ser usadas, em consequência a produtividade pode ser melhorada.

[074] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro padrão de escaneamento pode ser implementado de acordo com os ensinamentos do documento WO-2014/037281-A2, por exemplo, de acordo com os ensinamentos em relação às Figuras 9 a 11 do mesmo.

[075] Em algumas modalidades da invenção, o objeto é um componente de carroceria de veículo, como um componente estrutural, por exemplo, uma coluna como a chamada coluna B ou coluna central. O método descrito acima é útil para facilitar a otimização do aquecimento das partes selecionadas dos componentes do veículo, por exemplo, para temperar certas regiões ou para revenir certas regiões. Por exemplo, uma ou mais partes de um objeto ou região previamente temperado pode ser amolecida, ou seja, tornada menos dura, usando o método da invenção. O método facilita a personalização do modo como o aquecimento ocorre, de modo a otimizá-lo e adaptá-lo para um produto específico e para as características desejadas do produto, sem a necessidade de óptica complexa. Basicamente, a adaptação pode ser realizada adaptando-se o software, em especial o software que controla um scanner para deslocar o feixe a laser.

[076] Em algumas modalidades da invenção, o objeto é um objeto prévio pelo menos parcialmente temperado e a etapa de aquecer pelo menos uma parte selecionada do objeto usando um feixe de energia é realizada de modo a reduzir a dureza de pelo menos uma parte do objeto, por exemplo, temperando a dita parte, que pode ser uma parte previamente temperada. Por exemplo, um objeto de chapa de metal como um componente estrutural para veículos, como uma coluna de veículo, que pode ter sido conformado a quente e temperado durante a etapa de estampagem a quente ou conformação a quente (que também é conhecido como “têmpera em prensa”), pode ser tratado termicamente de acordo com o método da invenção, no qual o aquecimento pode ser controlado através da distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz a laser, adaptando-o conforme desejado ao layout da superfície e à geometria da parte a ser tratada termicamente. Portanto, alta produtividade e qualidade podem ser alcançadas sem a necessidade de óptica complexa, estando o sistema altamente flexível e facilmente adaptável a novos produtos ou a mudanças nos produtos, a fim de proporcionar uma nova distribuição das partes com dureza reduzida. O tratamento a quente pode servir para reduzir a dureza em uma ou mais áreas do objeto. Por exemplo, no caso de um componente de veículo, áreas com dureza reduzida podem ser úteis para garantir que a deformação irá ocorrer de um certo modo no caso de um impacto, ou para permitir a realização de certas operações de montagem ou para facilitar o corte do componente após um acidente, etc.

[077] Em algumas modalidades da invenção, o objeto é um componente estrutural de um veículo e a etapa de aquecer pelo menos uma parte selecionada do objeto usando um feixe de energia é realizada de modo a estabelecer pelo menos uma zona de preferência de deformação em caso de uma colisão. Por exemplo, um componente de coluna de veículo com alta dureza pode ser tratado de acordo com a invenção em certas regiões, onde partes mais moles ou dúcteis são produzidas, pré- determinando de modo significativo a maneira pelo qual a deformação irá ocorrer no caso de uma colisão ou quando o veículo capotar e pousar na lateral ou ao contrário.

[078] Em algumas modalidades da invenção, a distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz é dinamicamente adaptada durante o deslocamento do ponto eficaz em relação à superfície do objeto, em resposta a pelo menos uma mudança no ângulo entre o feixe de energia e uma parte da superfície do objeto sendo aquecido pelo ponto eficaz, por exemplo, adaptando a distribuição de energia bidimensional, incluindo o formato e tamanho do ponto eficaz, bem como a distribuição de energia bidimensional dentro do ponto eficaz, em relação à curvatura e/ou às flexões na superfície, e/ou em relação às variações no ângulo em que a superfície está orientada em relação ao scanner.

[079] Em algumas modalidades da invenção, pelo menos uma das energias do feixe de energia, o primeiro padrão de escaneamento e a velocidade com a qual o ponto primário se move ao longo de pelo menos uma parte do primeiro padrão de escaneamento, é/são adaptada(s) em resposta a pelo menos uma mudança no ângulo entre o feixe de energia e uma parte da superfície do objeto sendo aquecido pelo ponto eficaz.

[080] Desse modo, os ensinamentos da presente invenção podem ser usados para controlar o aquecimento adequadamente quando o ponto eficaz se mover por uma superfície curva, por uma parte flexionada do objeto ou quando o ponto eficaz se mover de uma primeira parte ou região do objeto para outra parte ou região localizada em um ângulo com a primeira parte ou região, etc. Isso pode ser muito útil, por exemplo, para garantir uma boa qualidade do aquecimento, quando o objeto sendo aquecido for um objeto que foi previamente conformado (por exemplo, conformado a quente) em uma prensa, por exemplo,para que sua superfície apresentasse um formato mais ou menos complexo com curvas e/ou flexões, etc. Esse costuma ser o caso, por exemplo, para componentes de chapa de metal para veículos.

[081] A presente invenção proporciona flexibilidade aumentada e controle do processo de aquecimento, devido ao modo como a distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz a laser pode ser adaptado sem qualquer necessidade de modificar ou substituir a óptica envolvida.

[082] Outro aspecto da invenção tem relação com um sistema para tratamento a quente de um objeto de chapa de metal, o sistema compreende meios de suporte de um objeto de chapa de metal e meios de produção de um feixe de energia, como um feixe a laser e para projetar o feixe de energia em uma superfície do objeto. O sistema compreende um scanner para escanear o feixe de energia em pelo menos duas dimensões. O sistema é arranjado conforme programado, para realizar o método descrito acima. Em algumas modalidades da invenção, o sistema inclui meios de produção de um movimento relativo entre o scanner e o objeto, deslocando o scanner e/ou o objeto.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[083] Para concluir a descrição e para proporcionar um melhor entendimento da invenção, um conjunto de desenhos está disponível. Os ditos desenhos formam uma parte integral da descrição e ilustram modalidades da invenção, que não devem ser interpretadas como restrições do escopo da invenção, mas somente exemplos de como a invenção pode ser realizada. Os desenhos compreendem as seguintes figuras:

[084] A Figura 1A é uma representação em perspectiva esquemática de um sistema de acordo com uma possível modalidade da invenção.

[085] As Figuras 1B a 1E ilustram esquematicamente o sistema da Figura 1A durante o tratamento a quente de diferentes partes de uma peça a ser fabricada.

[086] A Figura 2 ilustra esquematicamente um ponto eficaz a laser criado por um padrão de escaneamento que compreende uma pluralidade linhas paralelas.

[087] As Figuras 3A e 3B ilustram um possível padrão de escaneamento que compreende uma pluralidade de linhas paralelas.

[088] As Figuras 4A e 4B ilustram um padrão de escaneamento para a criação de um ponto eficaz a laser de acordo com uma modalidade da invenção.

[089] As Figuras 5A e 5B ilustram um padrão de escaneamento para a criação de um ponto eficaz a laser de acordo com outra modalidade da invenção.

[090] As Figuras 6A a 6C ilustram padrões de escaneamento de acordo com outras modalidades da invenção.

[091] A Figura 7 ilustra esquematicamente um ponto eficaz de acordo com uma possível modalidade da invenção.

[092] A Figura 8 ilustra esquematicamente a configuração de um ponto eficaz de acordo com uma modalidade alternativa da invenção.

[093] A Figura 9 ilustra uma modalidade da invenção que inclui meios de deslocamento do scanner em relação a um objeto sujeito a tratamento a quente.

[094] As Figuras 10A e 10B ilustram esquematicamente duas etapas do tratamento a quente de uma peça a ser fabricada com uma superfície com curvas e flexões.

DESCRIÇÃO DOS MEIOS DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

[095] A Figura 1A ilustra esquematicamente um sistema de acordo com uma possível modalidade da invenção, para o tratamento a quente de um objeto de chapa de metal como uma coluna para um veículo. O sistema compreende um equipamento a laser 1 para produzir um feixe a laser 2, e um scanner 3 incluindo dois espelhos ou objetos similares para o escaneamento bidimensional do feixe a laser 2 no plano horizontal (X-Y). O equipamento para produzir o feixe a laser pode, em algumas modalidades da invenção, ser um equipamento adequado para produzir feixes a laser com energia relativamente alta, como 1 kW ou mais. Um exemplo de dispositivo adequado é o Modelo de Sistema a Laser Ytterbium YLS-6000-CT, da IPG Photonics, com uma energia nominal de 6 kW.

[096] O sistema compreende, ademais, meios (não apresentados na Figura 1A) para conter ou dar suporte à peça 100 a ser fabricada; na modalidade ilustrada, a peça a ser fabricada é para uma coluna de carroceria de veículo, como uma chamada coluna central. A coluna ou a peça da coluna pode, por exemplo, ser uma peça com dureza muito intensa, obtida por prensagem a quente de um gabarito de chapa de metal para dar a ele o formato desejado, seguido de resfriamento da peça para produzir resfriamento brusco, conforme conhecido no estado da técnica. O feixe a laser 2 é projetado em uma peça na região onde se deseja para proporcionar dureza reduzida, por exemplo, para estabelecer uma área onde é preferível ocorrer deformação no caso de um impacto.

[097] Tradicionalmente, isso costumava ser realizado basicamente com a varredura de um feixe a laser, com certa largura, uma vez na área onde a dureza reduzida era desejada, tipicamente correspondendo a uma tira ou banda pela coluna. Entretanto, de acordo com a presente modalidade da invenção, o feixe a laser (e o ponto primário a laser que o feixe projeta no material de construção) é escaneado repetitivamente a uma velocidade relativamente alta seguindo um primeiro padrão de escaneamento (ilustrado como um grupo de linhas que se estende em paralelo ao eixo Y na Figura 1A), criando assim um ponto eficaz a laser 21, ilustrado como um quadrado na Figura 1A. Isso é possível com o uso do scanner 3. Esse ponto eficaz a laser 21 é deslocado de acordo com um segundo padrão de escaneamento, por exemplo, através da coluna; na Figura 1A, uma seta indica como o ponto eficaz a laser 21 pode, por exemplo, ser deslocado em paralelo ao eixo X do sistema.

[098] O deslocamento do ponto eficaz a laser 21 de acordo com o segundo padrão de escaneamento pode, do mesmo modo, ser alcançado através do scanner 3, e/ou devido ao deslocamento do scanner ou de equipamento associado, por exemplo, ao longo de trilhos (não apresentados na Figura 1A), como trilhos que se estendem em paralelo aos eixos X e/ou Y. Isso também pode ser alcançado com o deslocamento da peça 100 em relação à posição do scanner.

[099] O ponto eficaz a laser e sua distribuição de energia bidimensional podem ser dinamicamente adaptados durante o deslocamento do ponto eficaz a laser ao longo do segundo padrão de escaneamento. Por exemplo, considerando-se a Figura 1A, a largura do ponto eficaz a laser (ao longo do eixo X) pode ser adaptada durante seu deslocamento pela peça a ser fabricada, de modo que a largura do trilho sujeito a tratamento a quente varie pela peça. Outros recursos do ponto eficaz a laser também podem ser adaptados, de modo a otimizar o tratamento a quente, por exemplo, o estabelecimento de uma área onde a dureza seja reduzida de modo a proporcionar um desempenho desejado da peça (por exemplo, no caso de um componente estrutural para um veículo, de modo a proporcionar um desempenho desejado em termos de flexão após um impacto).

[100] As Figuras 1B e 1C ilustram esquematicamente como o ponto eficaz a laser 21 pode ser adaptado em largura de modo a conduzir o tratamento a quente dos dois trilhos dos segmentos 100A e 100B, respectivamente, da peça 100, esses dois trilhos ou segmentos com diferentes larguras e se estendendo em dois ângulos substancialmente diferentes em relação à fonte do laser (o scanner). A Figura 1D ilustra esquematicamente como o ponto eficaz a laser pode ser deslocado ao longo de um segmento 100B da peça, com uma largura que varia ao longo do trilho, onde, por exemplo, a largura do ponto eficaz a laser na direção perpendicular do seu deslocamento ao longo do segmento pode ser dinamicamente adaptada durante esse deslocamento.

[101] Devido à flexibilidade com a qual a distribuição de energia bidimensional dentro do ponto eficaz a laser bem como o formato e as dimensões do ponto eficaz a laser podem ser adaptados, é relativamente fácil adaptar a distribuição de energia bidimensional também para superfícies complexas, como aquelas de uma peça de chapa de metal que foi conformada em uma prensa de modo a ter uma configuração tridimensional pré- determinada. Por exemplo, a Figura 1E ilustra como o ponto eficaz a laser pode ser aplicado para proporcionar tratamento a quente de um trilho que compreende duas partes 100A e 100B de uma coluna para um veículo, na qual as ditas duas partes são arranjadas em diferentes ângulos em relação à fonte a laser e separadas por uma flexão 100C. O formato do ponto eficaz a laser e da distribuição de energia bidimensional dentro do ponto eficaz a laser - ou seja, a distribuição de energia ao longo e através do ponto eficaz conforme projetado na superfície do objeto - pode ser adaptado, por exemplo, à largura da área a ser aquecida, ao formato tridimensional da dita área a ser aquecida (de modo a, por exemplo, considerar a flexão 100C), à orientação de diferentes partes da dita área em relação ao feixe a laser, etc.

[102] Em algumas modalidades da invenção, o sistema pode incluir meios 5 para adaptar dinamicamente o tamanho do ponto primário (por exemplo, a fim de modificar a distribuição de energia bidimensional e/ou o tamanho do ponto eficaz a laser 21) e/ou o foco do feixe a laser ao longo do eixo óptico. Isso possibilita controlar (como variar ou manter) o tamanho do ponto primário a laser enquanto ele está sendo deslocado ao longo do primeiro padrão de escaneamento e/ou enquanto o ponto eficaz a laser 21 está sendo deslocado em relação à superfície do objeto. Por exemplo, o foco óptico pode ser adaptado para manter o tamanho do ponto primário constante, enquanto o ponto primário está se movendo pela superfície do objeto (por exemplo, para compensar as distâncias variantes entre o scanner e a posição do ponto primário de laser no objeto sendo produzido). Por exemplo, meios para adaptar dinamicamente o foco do feixe a laser podem, em algumas modalidades da invenção, compreender uma unidade de foco varioSCAN®, que pode ser obtida em SCANLAB AG (www.scanlab.de).

[103] Foi encontrado que costuma ser prático fornecer um padrão de escaneamento que compreende mais de duas linhas arranjadas uma após a outra na direção de movimento do ponto eficaz a laser (ou seja, a direção do movimento relativo entre o ponto eficaz a laser e a superfície do objeto), como ilustrado esquematicamente na Figura 2, onde o ponto eficaz a laser 21 é criado por uma pluralidade de linhas paralelas, se estendendo em uma direção perpendicular na direção na qual o ponto eficaz a laser está sendo deslocado em relação à superfície do objeto (essa direção está indicada com uma seta na Figura 2). As linhas podem ter o mesmo ou diferentes comprimentos, e o espaço entre as linhas subsequentes é um dos parâmetros que podem ser usados para controlar a distribuição de energia bidimensional.

[104] Esse padrão de escaneamento pode ser criado escaneando-se repetidamente o ponto primário a laser na direção perpendicular à direção na qual o ponto eficaz a laser está andando, deslocando o feixe a laser a uma pequena distância entre cada etapa de escaneamento, de modo a traçar duas, três ou mais linhas paralelas. Assim que o ponto primário a laser tenha concluído o padrão de escaneamento, ele retornará à sua posição original e realizará o padrão de escaneamento novamente. A frequência com a qual isso ocorre é preferencialmente alta, de modo a evitar flutuação de temperatura não desejadas dentro do ponto eficaz a laser 21.

[105] O feixe a laser pode ser desligado enquanto está sendo deslocado na direção de uma nova linha a ser seguida, e/ou entre o fim da última linha do padrão de escaneamento e o retorno à primeira linha do padrão de escaneamento. Entretanto, ligar e desligar feixes a laser exige tempo, e pode retardar a frequência de escaneamento. Além disso, o tempo durante o qual o feixe a laser é desligado é um tempo perdido em termos de uso eficiente do laser para aquecimento.

[106] As Figuras 3A e 3B ilustram um possível padrão de escaneamento que compreende três linhas principais a-c (ilustradas como linhas contínuas) do padrão de escaneamento, e linhas tracejadas que ilustram o trajeto pelo qual o ponto a laser segue entre as ditas linhas. Na Figura 3B, as setas ilustram esquematicamente o modo pelo qual o ponto primário a laser anda pela superfície.

[107] Já esse padrão de escaneamento envolve um problema no qual a distribuição de calor não será simétrica. O mesmo se aplica se, no final do padrão, ao terminar a última linha c (ou seja, da cabeça da seta da linha c na Figura 3B), o feixe a laser retorna verticalmente para a linha a.

[108] Uma distribuição de energia mais simétrica em relação ao eixo paralelo à direção na qual o ponto eficaz a laser está sendo deslocado pode ser obtida com um padrão de escaneamento de acordo com as Figuras 4A e 4B, do mesmo modo compreendendo três linhas paralelas a-c interconectadas pelas linhas d seguidas pelo ponto primário a laser ao se mover entre as três linhas paralelas. Conforme ilustrado na Figura 4B, o feixe a laser, desde o começo da primeira linha a, anda como a seguir: a - dl - b - d2 - c - d3 - b - d4.

[109] Ou seja, o ponto primário a laser anda ao longo da linha intermediária b duas vezes mais frequentemente que através da primeira linha e da última linha: ele anda ao longo da linha intermediária b duas vezes para cada vez que anda ao longo da primeira linha a e a última linha c. Em consequência, um padrão de escaneamento completamente simétrico pode ser obtido em relação ao eixo paralelo à direção na qual o ponto eficaz a laser está andando.

[110] A distribuição de energia ao longo desse eixo pode ser definida ao se ajustar, por exemplo, a distância entre as linhas a-c e a velocidade com a qual o feixe a laser anda ao longo das linhas. Ao ajustar a velocidade e/ou o padrão de escaneamento, a distribuição de energia pode ser dinamicamente adaptada sem ligar e desligar o feixe a laser ou sem modificar substancialmente a energia do feixe a laser. Por exemplo, se a energia for distribuída de maneira igual de modo significativo em todo o ponto eficaz a laser, o feixe a laser pode andar a uma velocidade maior ao longo da linha intermediária b do que ao longo da primeira linha a e a última linha c. Por exemplo, a velocidade do ponto primário a laser ao longo da linha b pode ser o dobro da velocidade do ponto primário a laser ao longo das linhas a e c. Em algumas modalidades da invenção, a velocidade do ponto eficaz a laser ao longo das linhas d1 a d4 pode também ser substancialmente maior que a velocidade do ponto eficaz a laser ao longo das linhas a e c.

[111] Desse modo, personalizar a distribuição de energia pode ser possível adaptando-se a distribuição das linhas, como a primeira linha, a última linha e as linhas intermediárias ac, e adaptando-se a velocidade do ponto primário a laser ao longo dos diferentes segmentos a-d (incluindo d1-d4) do padrão de escaneamento. A distribuição dos segmentos e a velocidade do ponto primário a laser ao longo dos segmentos podem ser dinamicamente modificadas enquanto o ponto eficaz a laser está sendo deslocado em relação à superfície do objeto de chapa de metal sendo aquecido, de modo a adaptar a distribuição de energia bidimensional. Além disso, o padrão de escaneamento pode ser adaptado adicionando ou excluindo segmentos durante o movimento do ponto eficaz a laser.

[112] O mesmo princípio pode ser aplicado a outros padrões de escaneamento, como o padrão de escaneamento das Figuras 5A e 5B, que inclui uma linha intermediária adicional b. Aqui o trajeto seguido pelo ponto primário a laser s: a - dl - b - d2 - b - d3 - c - d4 - b - d5 - b - d6.

[113] As Figuras 6A-6C ilustram alguns padrões de escaneamento alternativos. Por exemplo, o primeiro padrão de escaneamento pode ser um polígono como um triângulo (cf. Figura 6A), um retângulo (cf. Figura 6B), ou um octógono (cf. Figura 6C).

[114] A Figura 7 ilustra esquematicamente um ponto eficaz 21 de acordo com uma possível modalidade da invenção. O ponto eficaz tem uma configuração substancialmente retangular, com uma altura e uma largura. A seta no topo da Figura ilustra a direção na qual o ponto eficaz 21 está sendo deslocado em relação à superfície do objeto.

[115] O ponto eficaz 21 é obtido pelo escaneamento do ponto primário 2A projetado pelo feixe, seguindo um padrão de escaneamento que compreende cinco linhas paralelas, indicadas pelas fileiras de setas dentro do ponto eficaz 21. Nesta modalidade, uma parte principal 21A do ponto eficaz fornece certo pré-aquecimento do material, e uma parte rebocável 21C é fornecida para retardar o processo de resfriamento. O aquecimento principal do material ocorre na parte central 21B do ponto eficaz 21, ou seja, entre a parte principal 21A e a parte rebocável 21C.

[116] A Figura 8 ilustra esquematicamente um ponto eficaz a laser 21 criado ao deixar o ponto primário seguir um padrão de escaneamento com seis linhas a, b, c no qual cada linha compreende cinco segmentos ou pixels (a1, a0, b1, b0, c1). Para cada segmento, o feixe a laser está ligado (segmentos ou pixels a1, b1, c1) ou desligado (segmentos ou pixels a0, b0), de acordo com uma distribuição de energia desejada que pode ser variada dinamicamente durante o processo. Assim, o layout da Figura 8 representa, portanto, uma pixelização 6x5 e pode ser facilmente obtida com laser disponível comercialmente e sistemas de escaneamento. O uso de um laser que proporciona um ligamento/desligamento rápido, por exemplo, um laser de fibra, pode aumentar o número de pixels do padrão de escaneamento por uma frequência de escaneamento pré-determinada. O número de linhas que pode ser alcançado para uma certa frequência de escaneamento, como 50 Hz ou 100 Hz ou mais, dependerá, inter alia, dos meios de escaneamento usados.

[117] Em vez de ou além de simplesmente ligar e desligar o feixe a laser, outros status de energia do feixe a laser também podem ser usados, ou seja, diferentes níveis de energia entre a energia máxima e a energia zero (ou próxima de zero). Os status de energia correspondentes a diferentes segmentos podem ser armazenados em uma memória e ser dinamicamente modificados durante o processo de modo a, por exemplo, adaptar a distribuição de energia à configuração tridimensional do objeto de chapa de metal para a largura desejada de um trilho a ser tratado termicamente, etc. Essa abordagem segmentada ou pixelizada é muito prática e permite ao usuário encontrar distribuições de energia apropriadas ao longo e através do ponto eficaz a laser tentando diferentes combinações de status de energia, ou seja, a energia que o feixe deve ter em diferentes segmentos, até encontrar uma combinação que proporcione um resultado desejado. Se o laser proporciona uma comutação rápida entre diferentes status ou níveis de energia, um alto número de segmentos pode ser concluído por segundo, proporcionando uma taxa de repetição suficientemente alta do padrão de escaneamento para evitar flutuações de temperatura substancialmente altas entre as repetições subsequentes do padrão de escaneamento, ao mesmo tempo acomodando uma quantidade razoável de segmentos. Por exemplo, quando o laser permite 1000 mudanças por status de energia por segundo, uma frequência de repetição de 100 Hz do padrão de escaneamento pode ser combinada com um padrão de escaneamento com 10 segmentos. Em vez de ou além de modificar o status ou nível de energia do feixe a laser, a velocidade de escaneamento pode ser adaptada de modo que seja diferente em correspondência a diferentes segmentos ou pixels.

[118] A Figura 9 ilustra esquematicamente como um cabeçote de processamento 200, de acordo com uma possível modalidade da invenção, pode incluir um scanner 3 arranjado para ser deslocado em relação a um objeto de chapa de metal 100 a ser submetido a tratamento a quente, neste caso, uma coluna para um veículo. O cabeçote de processamento 200 é conectado a atuadores 300 por meio de conexões 301. Nesta modalidade da invenção, o deslocamento é baseado no conceito de manipulador paralelo. Entretanto, qualquer outro meio adequado de deslocamento do cabeçote de processamento pode ser usado, como um braço robótico, etc. Em algumas modalidades da invenção, é o objeto sendo produzido que é deslocado em relação ao cabeçote de processamento. Uma combinação dessas duas abordagens também pode ser usada. Na Figura 9, a peça de chapa de metal a ser fabricada 100 é apoiada pelo suporte ilustrado esquematicamente 4.

[119] As Figuras 10A e 10B ilustram esquematicamente um tratamento a quente de uma peça 100 com uma superfície que apresenta curvas ou flexões, por exemplo, depois de ter sido conformada em uma prensa. Esse costuma ser o caso com componentes de chapa de metal para veículos. A seta ilustra esquematicamente como o feixe de energia 2 e o ponto eficaz se movem em relação à superfície do objeto, por exemplo, pelo deslocamento do scanner 3 em relação à peça 100, pelo deslocamento da peça 100 em relação ao scanner 3 ou uma combinação destes. Quando o ponto eficaz chega na parte flexionada da peça, há uma mudança no ângulo de incidência entre o feixe de energia 2 e a superfície do objeto. Para manter as características do aquecimento que está ocorrendo, pode-se desejar adaptar a distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz. As Figuras 10A e 10B ilustram esquematicamente como isso pode ser conseguido, por exemplo, ao modificar o padrão de escaneamento, por exemplo, ao reduzir a extensão do padrão de escaneamento, de modo a aumentar a densidade de energia na área varrida pelo feixe, perpendicular ao feixe. As Figuras 10A e 10B ilustram esquematicamente como o padrão de escaneamento é modificado com a redução da extensão da área varrida pelo feixe de energia, ou seja, a redução da varredura comparativamente ampla 2’ da Figura 10A para uma varredura mais estreita 2’’ da Figura 10B. E não é só isso: a distribuição da energia dentro do ponto eficaz pode ser selecionada adequadamente e adaptada à curvatura da superfície dentro de diferentes partes do ponto eficaz, de modo que o aquecimento seja realizado de um modo otimizado. Este é somente um exemplo de como a distribuição de energia bidimensional pode ser adaptada para acomodar variações na superfície sendo aquecida e sobre como os ensinamentos da invenção podem ser usados para o tratamento a quente de superfícies mais ou menos complexas, adaptando a distribuição de energia bidimensional dentro do ponto eficaz e/ou dentro da área varrida pelo feixe de energia em um plano perpendicular ao feixe, adaptando, por exemplo, o padrão de escaneamento, a energia do feixe de energia durante diferentes segmentos do padrão de escaneamento e/ou a velocidade do ponto primário ao longo de diferentes segmentos do padrão de escaneamento. Tudo isso pode ser conseguido com software e sem qualquer necessidade de óptica complexa e adaptável.

[120] Nesse texto, o termo “compreende” e suas derivações (como “compreendendo”, etc.) não devem ser entendidos em um sentido excludente, ou seja, esses termos não devem ser interpretados como excludentes da possibilidade de que o que está sendo descrito e definido pode incluir elementos, etapas adicionais, etc.

[121] Por outro lado, a invenção obviamente não se limita à(s) modalidade(s) descrita(s) neste documento, mas também abrange qualquer variação que possa ser considerada por qualquer pessoa especializada na técnica (por exemplo, em relação à escolha de materiais, dimensões, componentes, configuração, etc.), dentro do escopo geral da invenção conforme definido nas reivindicações.

Claims

1. Método para tratamento térmico de um objeto de chapa de metal caracterizado por compreender a etapa de aquecimento em pelo menos uma parte selecionada do objeto (100) com o uso de um feixe de energia (2); em que o feixe (2) é projetado em uma superfície do objeto (100) de modo a produzir um ponto primário (2A) no objeto, o feixe sendo repetitivamente escaneado em duas dimensões de acordo com um primeiro padrão de escaneamento de modo a estabelecer um ponto eficaz (21) no objeto, o ponto eficaz tendo uma distribuição de energia bidimensional, e em que o ponto eficaz (21) é deslocado em relação à superfície do objeto (100) para progressivamente aquecer a pelo menos uma parte selecionada do objeto.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz (21) é dinamicamente adaptada durante o deslocamento do ponto eficaz (21) em relação à superfície do objeto (100).

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a adaptação da distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz (21) é realizada adaptando-se a energia do feixe (2), tal como ligando e desligando o feixe de modo seletivo.

4. Método de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a adaptação da distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz (21) é realizada adaptando-se o primeiro padrão de escaneamento.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que a adaptação da distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz (21) é realizada adaptando-se a velocidade com a qual o ponto primário (2A) se move ao longo de pelo menos uma parte do primeiro padrão de escaneamento.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o foco do feixe e/ou o tamanho do ponto primário são dinamicamente adaptados durante o deslocamento do ponto primário (2A) ao longo do primeiro padrão de escaneamento e/ou durante o deslocamento do ponto eficaz (21) em relação à superfície do objeto.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que, durante pelo menos uma etapa do método, o ponto eficaz (21) compreende uma parte principal com uma densidade de energia mais alta que uma parte rebocável do ponto eficaz, ou o ponto eficaz (21) compreende uma parte principal com uma densidade de energia mais baixa que uma parte rebocável do ponto eficaz, ou o ponto eficaz (21) compreende uma parte intermediária (21B) com uma densidade de energia mais alta que uma parte principal (21A) e uma parte rebocável (21C) do ponto eficaz, ou o ponto eficaz apresenta uma densidade de energia constante ao longo do ponto eficaz.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a velocidade média do ponto primário (2A) ao longo do primeiro padrão de escaneamento é mais alta que a velocidade média com a qual o ponto eficaz (21) é deslocado em relação à superfície do objeto.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o feixe é escaneado de acordo com o primeiro padrão de escaneamento de modo que o primeiro padrão de escaneamento é repetido pelo feixe com uma frequência de mais de 10 Hz, preferencialmente mais de 25 Hz, mais preferencialmente de mais de 100 Hz.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o tamanho do ponto eficaz (21) é mais de 4 vezes o tamanho do ponto primário, preferencialmente mais que 10 vezes o tamanho do ponto primário, mais preferencialmente pelo menos 25 vezes o tamanho do ponto primário.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro padrão de escaneamento compreende uma pluralidade de linhas.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que as linhas são linhas paralelas.

13. Método, de acordo com as reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o primeiro padrão de escaneamento é um polígono.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro padrão de escaneamento compreende pelo menos três segmentos (a, b, c), e em que o escaneamento do feixe de energia (2) é realizado de modo que o feixe segue pelo menos um dos segmentos (b) mais frequentemente do que segue pelo menos outro dos segmentos (a, c).

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro padrão de escaneamento compreende pelo menos três linhas paralelas (a, b, c) distribuídas uma depois da outra em uma primeira direção, as linhas se estendendo em uma segunda direção, em que as pelo menos três linhas compreendem uma primeira linha (a), pelo menos uma linha intermediária (b) e uma última linha (c) dispostas uma após a outra na primeira direção, em que o escaneamento do feixe (2) é realizado de modo que o feixe segue a linha intermediária (b) mais frequentemente que o feixe segue a primeira linha (a) e/ou a última linha (c).

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro padrão de escaneamento compreende pelo menos três linhas paralelas (a, b, c) distribuídas uma depois da outra em uma primeira direção, as linhas se estendendo em uma segunda direção, em que as pelo menos três linhas compreendem uma primeira linha (a), pelo menos uma linha intermediária (b) e uma última linha (c) dispostas uma após a outra na primeira direção, e em que o escaneamento do feixe (2) é realizado de tal modo que o feixe é escaneado ao longo das linhas de acordo com uma sequência de acordo com a qual o feixe, após seguir a primeira linha (a), segue a linha intermediária (b), a última linha (c), a linha intermediária (b) e a primeira linha (a), nessa ordem.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que o primeiro padrão de escaneamento compreende uma pluralidade das linhas intermediárias (b), e/ou o feixe (2) é deslocado com uma velocidade mais alta ao longo da pelo menos uma linha intermediária (b) do que ao longo da primeira linha (a) e última linha (c), e/ou em que o primeiro padrão de escaneamento compreende linhas adicionais (d1 a d6) que se estendem na primeira direção, entre as extremidades da primeira, última e intermediária linhas, por meio do que o feixe (2) segue as linhas (d1 a d6) se estendendo na primeira direção ao se mover a primeira linha (a), as linhas intermediárias (b) e a dita última linha (c), em que, opcionalmente, o feixe é deslocado com uma velocidade mais alta ao longo das linhas (d1 a d6) se estendendo na primeira direção do que ao longo da primeira linha (a) e da última linha (c).

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, caracterizado pelo fato de que o feixe é deslocado ao longo do primeiro padrão de escaneamento mantendo a energia do feixe constante.

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o feixe de energia (2) é um feixe de laser.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que o objeto é um componente da carroceria de um veículo, como um componente estrutural, tal como uma coluna do veículo.

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que o objeto é um objeto previamente pelo menos parcialmente endurecido, e em que a etapa de aquecer pelo menos uma parte selecionada do objeto usando um feixe de energia é realizada de modo a reduzir a dureza de pelo menos uma parte do objeto.

22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de que o objeto é um componente estrutural de um veículo e no qual a etapa de aquecer pelo menos uma parte selecionada do objeto usando um feixe de energia é realizada de modo a estabelecer pelo menos uma zona preferida de deformação em caso de uma colisão.

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de que a distribuição de energia bidimensional do ponto eficaz (21) é dinamicamente adaptada durante o deslocamento do ponto eficaz (21) em relação à superfície do objeto (100), em resposta a pelo menos uma mudança no ângulo entre o feixe de energia (2) e uma parte da superfície do objeto sendo aquecido pelo ponto eficaz (21).

24. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um de - energia do feixe de energia, - o primeiro padrão de escaneamento e - uma velocidade com a qual o ponto primário (2A) se move ao longo de pelo menos uma parte do primeiro padrão de escaneamento, é adaptado em resposta a pelo menos uma mudança no ângulo entre o feixe de energia (2) e uma parte da superfície do objeto sendo aquecido pelo ponto eficaz (21).

25. Sistema para tratamento térmico de um objeto de chapa de metal caracterizado pelo fato de que o sistema compreende meios (4) de suporte de um objeto de uma chapa de metal, e meios de produção de um feixe de energia (2) e para projeção do feixe de energia em uma superfície do objeto; em que o sistema compreende um scanner (3) para escanear o feixe de energia em pelo menos duas dimensões; e em que o sistema é programado para conduzir o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 24.