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Jun 18, 2023

Fabricação de peças metálicas: não para leigos

Vamos fingir que você não sabe nada sobre manufatura aditiva (AM), mais comumente conhecida como impressão 3D. Dado que esta tecnologia revolucionária está connosco há mais de três décadas,

Vamos fingir que você não sabe nada sobre manufatura aditiva (AM), mais comumente conhecida como impressão 3D. Dado que esta tecnologia revolucionária está connosco há mais de três décadas, essa suposição é altamente improvável, mas não deixa de ser a premissa por detrás deste artigo de estilo “manequim”. Se você já é um especialista no assunto, sinta-se à vontade para fazer algo mais interessante, como imprimir em 3D algumas peças legais ou assistir às últimas séries da Netflix.

Para todos os demais, vamos começar com uma visão geral muito simplista da manufatura aditiva. Cada uma das sete tecnologias AM reconhecidas pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) começa com um modelo CAD 3D da peça desejada. Este arquivo é renderizado digitalmente como um pão em milhares ou talvez centenas de milhares de fatias finas como papel antes de ser alimentado na impressora 3D.

Várias das tecnologias mais comuns usam uma fonte de luz laser ou LED para traçar sucessivamente o perfil de cada camada e seções internas na superfície de um tanque de resina ou leito de metal ou pó de polímero, solidificando essas áreas. Assim que cada camada estiver concluída, material adicional é puxado pela peça em crescimento e o processo continua, repetidamente, de baixo para cima, até que a peça esteja concluída.

Existem também sistemas que utilizam uma cabeça de extrusão como uma pistola de cola quente para construir peças. Alguns borrifam pó de metal ou extrudam fio fino no caminho de uma fonte de energia focada (um laser ou feixe de elétrons), depositando assim o metal fundido na superfície de trabalho, enquanto outros borrifam seletivamente o ligante de polímero em um leito de pó, criando uma parte “verde”. que posteriormente deverá ser sinterizado em forno. Existem outros métodos e detalhes adicionais virão a seguir, mas isso é AM em poucas palavras. Simples, certo?

Como mencionado, AM está conosco há muito tempo. Antes limitada à impressão de polímeros, expandiu-se desde então para cerâmicas de engenharia, materiais compósitos contendo fibra de carbono ou aramida (Kevlar) e, talvez mais notavelmente, metais e suas diversas ligas. Discutiremos a impressão 3D de polímeros e outros materiais não metálicos em um futuro Relatório da Indústria de Manufatura Aditiva – o balanço deste, porém, se concentrará no AM de metal, o muito mais jovem (e por enquanto, menor, porém mais rápido). crescente) do que se tornou um mercado multibilionário.

Hans Langer, fundador da Electro Optical Systems (EOS) em Krailling, Alemanha, pode defender o ponto “muito mais jovem”. Em 1994 - apenas oito anos após o inventor da estereolitografia Charles Hull fundar a 3D Systems - a empresa de Langer aproveitou sua experiência com impressão em pó de polímero (também conhecida como sinterização seletiva a laser, ou SLS) para lançar a EOSINT M 160, uma máquina que ele e muitos outros consideram para ser a primeira impressora 3D de metal.

Esta máquina usava uma mistura de metais em pó, como níquel e bronze, para imprimir peças com propriedades mecânicas semelhantes às fabricadas por meio da tecnologia de moldagem por injeção de metal (MIM). Foi claramente um grande salto em frente, mas demoraria mais uma década até que a EOS começasse a vender impressoras 3D capazes de criar peças metálicas “totalmente densas”, abrindo a porta para uma adoção cada vez mais generalizada nas indústrias aeroespacial, médica, de transportes e de energia.

Langer e sua equipe apelidaram essa tecnologia inicial de “sinterização direta de metal a laser”, ou DMLS, uma sigla que não é mais totalmente precisa. Conforme observado, essas primeiras máquinas de leito de pó exigiam bronze ou um metal semelhante de baixa temperatura de fusão para atuar como aglutinante; em contraste, as impressoras DMLS modernas têm potência laser suficiente para derreter ou “fundir” até mesmo os materiais mais resistentes ao calor, incluindo titânio, Inconel, Hastelloy e metais refratários como tungstênio e nióbio. É por isso que a EOS trocou o verbo DMLS “sinterização” por “schmelzen” (alemão para “derreter”), um termo mais preciso e que também lhes permite manter seu acrônimo de longa data e marca registrada.

Deixando de lado uma breve lição de história, a EOS tem muita concorrência de outros fabricantes de impressoras 3D, muitos com suas próprias siglas especiais. Por exemplo, o SLM Solutions Group AG registrou sua tecnologia homônima de leito de pó metálico SLM, abreviação de fusão seletiva a laser. A Concept Laser, agora parte da GE Additive, tem sua tecnologia LaserCUSING, a 3D Systems oferece DMP (impressão direta de metal), a TRUMPF desenvolveu a fusão de metal a laser (LMF) e a Velo3D oferece seu sistema Sapphire com seu processo de fusão inteligente subjacente.