6 Considerações importantes de projeto para impressão 3D em metal

A impressão Metal 3D está em alta, com as vendas de sistemas de metal AM tendo um crescimento explosivo de 80% a partir de 2017. A impressão Metal 3D oferece uma liberdade sem precedentes de design, dando aos designers e engenheiros a oportunidade de criar formas orgânicas e estruturas leves, que de outra forma seriam impossíveis com os métodos de fabricação tradicionais.

No entanto, para realmente liberar todo o potencial da impressão 3D em metal e permanecer competitivo, é crucial entender como obter o máximo dos recursos de design oferecidos pela tecnologia. Como as regras de design tradicionais não podem mais ser aplicadas, uma nova abordagem de design para impressão 3D de metal é necessária.

É por isso que reunimos nossas principais considerações de design para impressão 3D de metal para ajudá-lo a obter o máximo de suas peças de metal.

6 coisas a considerar ao projetar sua peça de metal

1 Espessura da parede

Um dos pontos mais importantes a se considerar ao projetar para impressão 3D de metal é a espessura da parede. Como regra geral, é aconselhável projetar paredes com uma espessura de parede mínima de 0,4 mm. É importante garantir que a espessura da parede de suas peças não seja muito fina ou grossa, pois isso pode resultar em uma impressão delicada ou no acúmulo de tensões internas, levando a rachaduras. Embora recursos mais finos sejam possíveis, isso depende muito do material metálico escolhido, bem como dos parâmetros de sua impressora.

Você também pode experimentar estruturas de treliça ou favo de mel no caso de paredes grossas, pois isso pode economizar uma quantidade considerável de material e também reduzir o tempo de construção.



2. Estruturas de suporte

Estruturas de suporte são quase sempre uma necessidade na impressão 3D de metal. Embora seja ideal projetar uma peça com a quantidade mínima de suportes necessários, eles são necessários para áreas como orifícios, ângulos e saliências. Suportes também são usados ​​para ancorar uma peça de metal na placa de base para dissipar o calor, o que pode levar a tensões residuais.

A regra para suportes nas áreas internas de uma peça, como orifícios horizontais, é projetar estruturas de suporte em ângulo. Ao aplicar essas estruturas, você pode minimizar a área de contato com os suportes, o que, por sua vez, resultará em menos pós-processamento.

Além disso, projete seus suportes de forma que se estreitem ao entrar em contato com a peça. Isso tornará a remoção dos suportes e o alisamento da superfície muito mais fácil. Estruturas de suporte tubulares leves também requerem muito menos tempo e esforço para serem removidas.



3. Saliências e ângulos autossustentados

Às vezes, você pode precisar projetar uma peça de metal com saliências - as partes salientes de sua impressão. Grandes saliências (normalmente acima de 1 mm) exigirão estruturas de suporte para evitar que entrem em colapso durante o processo de impressão. O comprimento máximo de uma saliência horizontal sem suporte é 0,5 mm e é importante mantê-la abaixo desse comprimento. Filetes e chanfros podem ser projetados em uma peça para eliminar essas saliências.

Além do comprimento, o ângulo das saliências também é importante levar em consideração. Um ângulo abaixo de 45 graus normalmente requer estruturas de suporte.



4. Orientação da peça

Experimentar a orientação da peça é a melhor maneira de minimizar a quantidade de estruturas de suporte necessárias. Por exemplo, se você deseja fazer uma peça de metal com recursos tubulares ocos, a orientação horizontal ocupará mais espaço, enquanto a orientação vertical ou angular economizará espaço e reduzirá a quantidade de suportes necessários.

Outra consideração a levar em conta ao selecionar a orientação da peça é que as superfícies voltadas para baixo e para cima terão diferentes rugosidades de superfície (as chamadas camadas para baixo tendem a ter acabamento de superfície inferior). Se você deseja produzir recursos detalhados com a melhor precisão, certifique-se de orientá-los na superfície voltada para cima da peça.



5. Canais e furos

A manufatura aditiva de metal se destaca por sua capacidade de produzir peças com canais e orifícios, o que não pode ser obtido pelos meios de manufatura tradicionais. Ao fatorar esses recursos em seu projeto, considere que o diâmetro mínimo para a maioria dos processos de leito de pó é 0,4 mm. Os orifícios e tubos com mais de 10 mm de diâmetro requerem estruturas de suporte.

Além disso, orifícios horizontais perfeitamente redondos ainda são um desafio para a impressão 3D. Considere redesenhar essas formas em uma forma de lágrima ou diamante autossustentável.

Como as peças de metal ocas requerem orifícios de escape para remover o pó não derretido, certifique-se de fatorá-los em seu projeto, com um diâmetro recomendado de 2-5 mm.



6. Otimização de topologia e design gerador

A capacidade de produzir geometrias complexas usando manufatura aditiva o torna ideal para otimização da topologia e projeto generativo. A otimização da topologia visa otimizar a geometria e a distribuição do material de uma peça por meio de cálculos matemáticos. O design generativo, por outro lado, é inspirado nos padrões de design da natureza e permite que os engenheiros explorem todos os elementos possíveis de uma solução. Ao usar essas ferramentas, os designers e engenheiros podem aprimorar toda a gama de liberdade de design oferecida pela impressão 3D, para criar peças de metal funcionalmente otimizadas, fortes e leves.

Mudança do paradigma do design para obter o máximo do metal AM

Projetar para impressão 3D em metal não é tarefa fácil, pois requer conhecimento sobre as possibilidades e limitações das tecnologias e materiais de metal AM, bem como uma nova abordagem ao design. No entanto, explorar e integrar as diretrizes de design desde o início do processo de design permitirá que as empresas maximizem o sucesso na produção de peças de metal final, enquanto mantém os custos e o desperdício de material ao mínimo.



Para saber mais sobre impressão 3D de metal, confira nosso abrangente guia para impressão 3D de metal e nossa introdução ao DMLS.