Impressão 3D de metal:7 Equívocos comuns desmascarados

A falta de compreensão das capacidades e limitações de impressão 3D de metal permanece um dos principais desafios para uma maior adoção da tecnologia. Os equívocos que surgiram em torno da tecnologia apenas adicionam combustível ao fogo.

No artigo de hoje, iremos desmontar alguns dos mitos comuns que cercam a impressão 3D de metal, para descobrir a verdade e armá-lo com os fatos.

1. A impressão 3D de metal é muito cara

Metal Additive Manufacturing (AM) pode ser uma tecnologia cara. Alguns sistemas AM de metal podem custar até um milhão de dólares, tornando-os acessíveis apenas para grandes empresas. Dito isso, algumas empresas reconhecem que esse tipo de investimento de capital está fora de questão para empresas menores e oficinas mecânicas e desenvolveram especificamente impressoras 3D a um preço inferior a US $ 200.000. Esses sistemas visam democratizar a impressão 3D de metal, desbloqueando a tecnologia para mercados mais amplos. Os exemplos incluem empresas como Xact Metal, Laser Melting Innovations (LMI) e One Click Metal, que estão democratizando a tecnologia de fusão de pó de metal.

Na maioria dos casos, essas empresas equiparam seus sistemas com componentes mais econômicos para reduzir os custos de equipamento. Por exemplo, a impressora 3D Alpha 140 da LMI usa um laser de diodo, que é mais barato e menos sujeito a danos do que um laser de CO2. E, em vez de sistemas caros de scanner, o Alpha 140 é equipado com um sistema de laser de movimento cartesiano. Graças a essas mudanças, a empresa conseguiu reduzir o preço de sua máquina para menos de € 100.000.

Além disso, outras empresas, como Desktop Metal e Markforged, desenvolveram uma nova abordagem para a impressão 3D de metal para torná-lo mais acessível. Os sistemas Studio System da Desktop Metal e Metal X da Markforged são baseados em tecnologia semelhante, enquanto os pós metálicos encapsulados no filamento de plástico são extrudados através de um bico para criar peças verdes que são então sinterizadas em um forno.

O que torna esta abordagem mais acessível com componentes mais baratos necessários para fabricar uma impressora e custos operacionais mais baixos, possibilitados por materiais de moldagem por injeção de metal mais baratos.

Com preços inferiores a US $ 200.000, tanto o Metal X quanto o Studio System criaram novas possibilidades na impressão 3D de metal, tornando o processo mais barato, amigável ao escritório e mais fácil de gerenciar.

2. A maioria dos sistemas AM de metal são semelhantes

Outro equívoco comum é que todas as impressoras 3D de metal são semelhantes. Na realidade, existem cinco tecnologias principais de impressão 3D de metal, cada uma com seus requisitos e funcionalidade exclusivos.

Mesmo dentro do mesmo grupo de tecnologia, as impressoras 3D podem variar substancialmente. Tome como exemplo o metal Powder Bed Fusion (PBF), o processo em que os pós metálicos são fundidos camada por camada por uma poderosa fonte de calor. Embora a ideia-chave por trás do PBF permaneça a mesma, existem várias abordagens únicas sobre a tecnologia. Por exemplo, a VELO3D desenvolveu uma impressora 3D de fusão de leito de pó que apresenta um mecanismo de recobrimento exclusivo e está totalmente integrada com o software. Isso fornece ao sistema uma capacidade única de imprimir peças quase sem estruturas de suporte. Em outro exemplo, a Aurora Labs está desenvolvendo uma impressora PBF metal 3D, que será capaz de imprimir peças em uma velocidade sem precedentes da tecnologia PBF de até uma tonelada de metal por dia. De modo geral, a paisagem de impressão 3D de metal é bastante complexa e pode ser difícil de controlar. Você pode querer verificar nosso Guia definitivo para impressão 3D em metal para aprender mais sobre a tecnologia.

3. A impressão 3D em metal é adequada apenas para produção de baixo volume

A impressão 3D em metal é, de fato, uma tecnologia indispensável para a produção de pequenos volumes de peças. No entanto, suas capacidades não param por aí. Algumas impressoras 3D de metal, em particular aquelas baseadas na tecnologia de binder jetting, podem acomodar lotes médios a grandes de peças.

Uma empresa que ilustra isso é a 3DEO. A empresa de impressão 3D de metal desenvolveu uma tecnologia patenteada de Intelligent Layering, que permite atingir a produção em alto volume, repetível e automatizada de peças de metal.




O processo aditivo da 3DEO é baseado em três etapas. Primeiro, a máquina espalha uma fina camada de pó de metal padrão de Metal Injection Molding (MIM). Em seguida, ele pulveriza um fichário em toda a camada. Por último, usa uma fresa CNC para definir com precisão a forma da peça em cada camada. Essa abordagem híbrida permite que a empresa, que usa sua tecnologia como serviço, administre pedidos de 250.000 peças por ano.

Outro exemplo é o sistema de produção da Desktop Metal, uma máquina de jateamento de encadernação capaz de imprimir até 12.000 cm3 / h, o que se traduz em mais de 60 kg de peças de metal por hora. Essa velocidade é ordens de magnitude mais rápida do que a maioria das impressoras 3D de metal no mercado, o que a torna ideal para a produção de peças de metal complexas em grandes volumes.

Como potenciais alternativas aos métodos tradicionais, como a usinagem, esses métodos mostram que a indústria está desenvolvendo soluções para impressão 3D de metal mais rápida, levando a tecnologia para um novo reino de produção de maior volume.

4. Os aplicativos de última geração são os únicos que impulsionam a demanda por impressão 3D em metal

O Metal AM foi, de fato, adotado pela primeira vez para aplicações de ponta nas indústrias aeroespacial e médica. No entanto, com a proliferação de soluções de impressão 3D de metal mais acessíveis, a gama de aplicações se expandiu para peças de reposição, protótipos funcionais e ferramentas personalizadas.

Curiosamente, a capacidade da impressão 3D de melhorar os processos de fabricação existentes com moldes, gabaritos e acessórios produzidos de forma aditiva é considerada um dos principais benefícios do AM, de acordo com o recente relatório da EY.

Por exemplo, a empresa de fabricação de ferramentas, Built-Rite, está usando o Studio System da Desktop Metal internamente para produzir componentes de montagem de molde de giro rápido. O Studio System funciona aquecendo e extrudando hastes de metal - pó de metal e aglutinantes de polímero - moldando uma parte verde camada por camada, e a peça é então sinterizada no forno adequado para escritórios.


Este processo permite à Built-Rite tornar os componentes 90 por cento mais baratos e 30 por cento mais rápidos do que na terceirização, enquanto reduz o peso e, portanto, o uso de material, em 40 por cento.

Quando se trata de produção de peças sobressalentes, o metal AM pode ajudar a lidar com vários drivers importantes de pós-venda e custos de reparo:altos estoques, peças sobressalentes mais antigas que têm menor demanda e peças desatualizadas ou não móveis em armazéns.

Claramente, os benefícios da impressão 3D em metal vão além dos caros componentes aeroespaciais e médicos, pois ela se torna uma tecnologia com uma ampla gama de aplicações de baixo custo.

5. As peças de metal impressas em 3D são inferiores às peças de metal convencionais

Muitos fabricantes não têm certeza se a qualidade das peças de metal impressas em 3D pode ser a mesma das peças fabricadas convencionalmente. Esse equívoco surgiu em grande parte por causa da novidade da impressão 3D de metal, que ainda deve provar sua adequação para a produção de peças de uso final.




Na realidade, os adeptos da tecnologia já provaram que a qualidade das peças metálicas impressas em 3D é igual ou mesmo superior às alternativas fabricadas convencionalmente. É por isso que vemos cada vez mais peças de metal AM sendo usadas em sistemas críticos, como motores de foguetes, trocas de calor e várias peças de turbinas.

Embora a obtenção de um fluxo de trabalho de metal AM qualificado possa ser uma tarefa desafiadora, os fabricantes estão adotando essa tecnologia para colher os benefícios de componentes de metal de melhor desempenho, mais leves e mais eficientes.

6. Impressoras 3D de metal podem imprimir apenas pequenas peças

À medida que a demanda por peças de metal maiores cresce, a tecnologia evolui para permitir a produção de componentes maiores.

Em 2020, a maioria das impressoras 3D, especialmente aquelas baseadas na tecnologia de jato de pó e aglutinante, criaram pequenas peças, medidas em centímetros. Por exemplo, no caso de uma tecnologia PBF, em que camadas de pó de metal são derretidas por um laser ou feixe de elétrons, peças grandes são difíceis de criar devido ao acúmulo de tensões dentro de uma peça. Quanto maior a peça, maiores são as mudanças de temperatura, que aumentam a tensão residual e a mudança na deformação da peça.

É por isso que a produção de peças maiores é frequentemente feita por outras tecnologias de metal AM, como Deposição Direta de Energia e Fabricação de Aditivos para Arco de Arame.

Por exemplo, o fabricante de impressoras 3D de metal, Sciaky, oferece algumas das maiores impressoras 3D de metal do mercado, impulsionadas por sua tecnologia Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM). A Sciaky posiciona seu sistema AM como uma alternativa mais rápida e acessível para forjados e fundidos em grande escala.

Uma de suas impressoras 3D, a EBAM 150, tem um volume de construção impressionante de 3708 x 1575 x 1575 mm .

EBAM usa um processo como a soldagem, onde um feixe de elétrons é usado para derreter metal na forma de fio. Isso significa que a tecnologia é adequada para processar uma ampla gama de materiais soldáveis, de titânio a Inconel e aço inoxidável.




A Lockheed Martin é um dos usuários da tecnologia EBAM. A empresa aeroespacial aplicou-o para criar duas cúpulas gigantes para tanques de alta pressão que transportam combustível a bordo de satélites. A tecnologia permitiu à Lockheed Martin imprimir em 3D dois domos, cada um medindo 116 cm de diâmetro, em três meses em vez de dois anos - uma redução impressionante de 87 por cento no tempo de espera.

Os recursos da impressão 3D de metal claramente vá além de apenas pequenos componentes, desbloqueando a possibilidade de impressão 3D de peças em grande escala de uma forma mais rápida e flexível.

7. A reutilização de pó de metal impacta negativamente as propriedades do material de uma peça

O último equívoco que discutiremos hoje é que a reutilização e reciclagem do pó em um processo PBF baseado em laser impacta negativamente as propriedades do material e leva a peças inferiores.




No PBF, após a conclusão do processo de impressão, o pó não derretido é reciclado e então misturado com o novo pó em uma proporção especificada. No entanto, os engenheiros, céticos sobre a reciclagem de materiais, geralmente especificam uma idade máxima do pó e exigem que os fornecedores de AM descartem todo o pó antigo.

No entanto, vários estudos provam que reutilizar e reciclar o pó com os controles adequados não só nenhum efeito sobre as propriedades mecânicas, mas também permite que o PBF baseado em laser seja um processo de AM mais eficiente e econômico. O provedor de serviços de impressão 3D Stratasys Direct Manufacturing, por exemplo, conduziu uma pesquisa aprofundada sobre o impacto da reciclagem em peças feitas com superligas à base de níquel. Ao medir diferentes parâmetros, como resistência à tração e ao escoamento de peças impressas em 3D de material reciclado, a pesquisa descobriu que a reciclagem tem pouca ou nenhuma influência nas propriedades de temperatura ambiente ou elevada do Inconel 718 e do Inconel 625.

Em outro estudo, a Renishaw, fabricante de impressoras 3D de metal, executou um total de 38 compilações usando pó reciclado de liga de titânio Ti6Al4V ELI (Extra Low Interstitial). A empresa concluiu que as mudanças no pó durante o período do estudo não foram significativas o suficiente para afetar as configurações dos parâmetros do material, e não havia evidências que sugerissem que o descarte do pó seria necessário.

Superando equívocos de impressão 3D de metal

À medida que a impressão 3D em metal continua a amadurecer, uma das maneiras de tornar a tecnologia mais popular é educar as pessoas sobre as verdadeiras capacidades e limitações da tecnologia. Em última análise, munida de conhecimentos atualizados, a indústria de metal AM pode avançar mais rapidamente no caminho da industrialização, desbloqueando a tecnologia para mercados e aplicações mais amplos.