10 estrelas em ascensão no hardware de impressão 3D de metal

A impressão em Metal 3D entrou em um período único em sua história. Os desenvolvimentos em hardware, software e materiais garantem que ele continue a amadurecer para desbloquear novos aplicativos e criar produtos com alto nível de confiabilidade.

Hoje, lançamos uma série de artigos que exploram empresas inovadoras que impulsionam a manufatura aditiva de metal (AM), começando com hardware.

À medida que a impressão 3D em metal evolui, novos fabricantes de hardware estão entrando no mercado para enfrentar os desafios atuais com novos processos ou abordagens criativas nos já existentes.

Reunimos uma lista de empresas que comercializaram recentemente tecnologias promissoras de metal AM, ou planejam fazê-lo em breve - para descobrir quem, ao lado de empresas bem estabelecidas, estará moldando o futuro de impressão 3D de metal.

Fusão de leito de pó a laser

A tecnologia da fusão do leito do pó do laser (PBF) continua sendo um dos processos de AM de metal mais populares e avançados. Mas, dados os desafios de altos custos de hardware, velocidades de impressão lentas e as limitações decorrentes de sistemas proprietários, há um vasto espaço para melhorias.

Diversas empresas do mercado de PBF parecem ter resolvido alguns desses problemas com sistemas de PBF metálicos mais rápidos, abertos e flexíveis.

1. Aurora Labs

Embora a perspectiva de impressão 3D de peças de metal na velocidade de 1 tonelada de metal por dia possa parecer boa demais para ser verdade, o fabricante australiano de impressoras 3D de metal, Aurora Labs, parece determinado a conseguir exatamente isso.

Desde 2014, Aurora Labs tem desenvolvido uma nova tecnologia de impressão 3D de metal para permitir a impressão 3D de metal em velocidades muito mais rápidas. Revelado pela primeira vez no Formnext 2018, o Multilevel Concurrent Printing (MCP ™) é baseado na tecnologia de fusão de leito de pó familiar - mas vem com uma torção.

Ao contrário das tecnologias de leito de pó tradicionais, que imprimem uma camada de cada vez, o MCP imprime várias camadas simultaneamente em uma única passagem.

Então, como funciona a tecnologia? A tecnologia MCP possui dois elementos principais:um mecanismo de recobrimento em forma de grade e vários feixes de laser. Quando a impressão começa, o dispositivo de recobrimento, que possui vários funis, desliza sobre a base de impressão, com cada funil depositando diferentes camadas de pó em uma única passagem.

Conforme uma camada é depositada, ela é fundida por um laser, atingindo o pó através das aberturas especiais no revestidor. Durante essa mesma passagem, as camadas subsequentes são depositadas e fundidas sucessivamente por lasers.

Essencialmente, isso significa que várias camadas podem ser impressas em uma única passagem, acelerando significativamente o processo de impressão.

Em setembro passado, Aurora Labs relatou que sua impressora RMP1 3D, movida pela tecnologia MCP, atingiu uma velocidade de impressão de 350 kg por dia - um marco significativo, em comparação com cerca de 15 kg por dia que o sistema era capaz de imprimir em setembro de 2018.

Dadas essas melhorias, a Aurora Labs está bem posicionada para trazer ao mercado um dos mais rápidos sistemas de PBF de metais, que potencialmente rivalizará com os processos de manufatura tradicionais em termos de tempo e custo.

2. Aditivo aberto

Embora muitos fabricantes de impressoras 3D estabelecidos estejam oferecendo sistemas proprietários, apenas algumas empresas decidiram adotar uma abordagem de sistema aberto.

Uma dessas empresas é a Open Additive, um spin-off da Universal Technology Company (UTC), com o objetivo de desenvolver uma solução industrializada que se adapte aos mais diversos ambientes e necessidades.

É por isso que a empresa desenvolveu um sistema PBF a laser acessível, denominado impressora PANDA 3D, com várias opções personalizáveis, desde arquitetura de máquina aberta e materiais a parâmetros abertos e tecnologia de sensor.

O Open Additive acredita que um dos principais benefícios do uso de sistemas abertos é que as empresas podem reduzir o risco de obsolescência, adicionando mais recursos ou ajustando o sistema, à medida que novas tecnologias avançadas são desenvolvidas.

Esta abordagem de hardware e materiais abertos não é especialmente comum na AM hoje, mas a indústria está se tornando cada vez mais receptiva a tais desenvolvimentos. Com esforços como o do Open Additive, estamos nos aproximando da visão de tecnologia de aditivos configuráveis ​​e flexíveis que oferece às empresas muito mais opções para impulsionar a inovação.

3. Sharebot

O mundo da impressão 3D de metal de nível básico está se popularizando rapidamente, e o lançamento da impressora 3D MetalONE da Sharebot serve como mais um exemplo dessa tendência.

Com o portfólio englobando os principais processos de impressão 3D de plástico, era apenas uma questão de tempo até que o Sharebot mudasse para o metal.

No caso da MetalONE, a máquina é o resultado de um projeto que evoluiu a partir da máquina SnowWhite SLS da Sharebot para pós termoplásticos, que a empresa lançou há quatro anos.

Lançada no ano passado, a máquina apresenta um envelope de construção bastante pequeno de 65 x 65 x 100 mm. Mas, apesar de sua pequena pegada, o sistema representou um passo significativo para a empresa.

Com preço abaixo de US $ 120.000, o MetalONE está na mesma categoria de preço de outras impressoras 3D de metal de nível básico, como a XM200 da Xact Metal e o ORLAS Creator da OR Laser, ambos baseados na tecnologia PBF.

Esses sistemas são todos ideais para testar materiais ou designs de peças antes de serem ampliados para máquinas PBF maiores, mas também podem ser adequados para joalheria em pequena escala e fabricação dentária.

É empolgante ver como o Sharebot, que começou como um desenvolvedor de impressoras 3D básicas para desktop, evoluiu gradualmente sua oferta de produtos para impressoras 3D de polímero mais profissionais e, após anos de pesquisa, chegou ao primeiro impressora 3D de metal.

Definida para tornar a impressão 3D de metal mais acessível para pequenas e médias empresas, a Sharebot está pronta para usar seu ecossistema já bem desenvolvido para entrar em um novo mercado de prototipagem de metal acessível e desenvolvimento de produtos.

Deposição de energia direta

Os desenvolvimentos no campo da Deposição Direta de Energia (DED) são particularmente abundantes. Esta tecnologia usa uma fonte de calor focada para derreter pó de metal ou fio, à medida que é adicionado à plataforma de construção.

As empresas de hardware DED estão surgindo cada vez mais, com uma área de desenvolvimento particularmente interessante sendo o aditivo para arco elétrico Fabricação (WAAM). Abaixo, damos uma olhada em alguns fabricantes de hardware promissores na área de WAAM e processos DED baseados em pó.

4. WAAM3D

Em 2020, o mercado WAAM permanece pequeno, com um punhado de empresas desenvolvendo ativamente esta tecnologia de impressão 3D de metal.

WAAM3D é talvez um dos nomes menos conhecidos na área, mas a empresa realizou uma extensa pesquisa antes de decidir trazer sua tecnologia para o mercado.

WAAM3D foi fundada em 2018 para comercializar a propriedade intelectual da Cranfield University no campo WAAM.

De acordo com a empresa, a falta de cadeia de abastecimento - nomeadamente ferramentas de software, hardware projetado WAAM, matérias-primas, treinamento e serviços - tem impedido a merecida adoção industrial de processos WAAM, apesar de seus benefícios comerciais comprovados .

A empresa tem como objetivo criar essa cadeia de abastecimento e promover o uso de WAAM nas indústrias aeroespacial e de defesa, petróleo e gás, energia e nuclear.

Até agora, WAAM3D publicou várias aplicações de sucesso de sua tecnologia. Um é uma peça de titânio, um vaso de pressão de 1 m de comprimento, que foi fabricado para a Thales Alenia Space. Usando WAAM para produzir este componente, a equipe economizou mais de 200 kg de material por item e foi capaz de consolidar duas partes da embarcação em uma.

No início deste ano, WAAM3D concluiu sua primeira Série A rodada de financiamento, que visa levar a empresa mais longe na comercialização da tecnologia WAAM.

5. AML3D

AML3D é outra empresa cuja fundação foi inspirada pela Cranfield University. O Diretor Executivo da AML3D, Andrew Sales, estudou em Cranfield e fascinado pelo potencial da tecnologia, fundou um bureau de serviços WAAM na Austrália em 2014.

Em 2019, a empresa obteve a certificação do organismo de acreditação da indústria de transporte marítimo global, Lloyd's Register. Com a certificação em vigor, o AML3D entregou sua primeira peça a um cliente marítimo:um conjunto de anéis de desgaste de aço inoxidável martensítico.

No início deste ano, a AML3D também revelou que está preparando a entrega de sua primeira impressora 3D baseada em WAM, chamada Arcemy, para a ST Engineering, líder em aeroespacial e defesa. O sistema Arcemy combina soldagem, design de software CAD e tecnologia de robótica para produzir peças de metal de grande formato e alta densidade industrial.

AML3D espera que sua tecnologia de impressão 3D beneficie o setor marítimo, entre outros , ajudando a reduzir os prazos de entrega e a facilitar a construção e reparação de navios.

6. Aditivo de Big Metal

A ideia de levar adiante a impressão 3D em grandes formatos. também inspirou a fundação do Big Metal Additive (BMA). Esta start-up desenvolveu um método AM baseado em arco alimentado por fio para criar estruturas de design grandes e complexas de alumínio.

Com um volume de construção de mais de 15 pés cúbicos e taxas de deposição de até 5 lbs (cerca de 2,27 kg) por hora, a máquina da BMA é otimizada para fazer treliças, chassis de automóveis, gabinetes, ferramentas e acessórios, vigas e elementos arquitetônicos.

Outro diferencial do sistema BMA são os materiais. A maioria das impressoras 3D de metal funciona apenas com ligas especializadas que derretem e consolidam facilmente. A Big Metal usa oito ligas comerciais de soldagem a arco de alumínio, que são muito mais econômicas. A empresa também espera adicionar aços inoxidáveis ​​e ferramentas, superligas e titânio no futuro.

‘Queremos que o processo que projetamos se torne generalizado. Queremos isso em todos os lugares, de lojas de hot rod a manutenção e lojas de design de protótipos ', disse o fundador e presidente da empresa, Slade Gardner, em uma entrevista à ASME.

Os planos da empresa parecem realmente ambiciosos, mas bastante naturais para uma empresa que deseja levar o metal AM para a área de manufatura de grande formato.

7. Grupo CHIRON

Há alguns meses, a CHIRON GROUP, fabricante global de equipamentos CNC, fez a sua incursão no mundo da AM, com o desenvolvimento da sua primeira impressora 3D DED, a AM Cube.

Mas o que levou a um passo tão grande na área de impressão 3D em primeiro lugar?

Ao adicionar a tecnologia AM ao seu portfólio de produtos, a CHIRON visa fornecer um pacote completo de soluções de manufatura. Voltado para componentes grandes e complexos, o AM Cube expande as competências centrais existentes da empresa que se concentram na usinagem de metal e automação.

Visando aplicações em aeroespacial, energia, fabricação de ferramentas e outras indústrias, o sistema 3D imprime perto de peças de forma líquida, mas também é capaz de revestir e reparar componentes.



Um recurso interessante do AM Cube é sua modularidade. A impressora 3D foi projetada para que até três cabeças de impressão possam ser trocadas durante um processo ativo de impressão ou revestimento.

Além disso, a Chiron se certificou de permitir o uso de arame e pó para aumentar a flexibilidade da máquina. Isso porque o revestimento com pó é um processo comumente usado em muitos ambientes industriais, enquanto o DED baseado em fio oferece melhores características de segurança e redução de resíduos.

Agora a CHIRON está criando uma instalação, onde usará seu novo 3D impressora para produzir componentes maiores, com longos tempos de aquisição e altos preços de material.

8. Formalloy

Formalloy existe desde o início de 2016, mas nesses 4 anos, a empresa de impressão 3D de metal DED construiu um grande nome para si mesma.

Diz-se que a tecnologia premiada de Formalloy Ser capaz de imprimir com uma das listas mais completas de ligas metálicas do mercado. Além disso, seus sistemas DED são equipados com tecnologia de laser de luz azul, para criar peças de formato quase final com diâmetros que variam de 1 mm a 1 m, a uma taxa de deposição de até 15 libras por hora.

O mais recente sistema da série X da empresa também possui alimentadores de pó Formfeed que tornam possível a impressão 3D com estruturas gradientes / bimetálicas.

Com a tendência crescente de monitoramento em processo, a Formalloy implementou a tecnologia de controle de circuito fechado na série X, permitindo que o sistema monitore a qualidade e a precisão da construção em tempo real.

Graças à sua capacidade de fabricar grandes componentes e reparar suas peças, as impressoras 3D de Formalloy foram adotadas por empresas como a NASA em uma série de projetos de P&D para investigar a escalabilidade de AM de grande formato.

Ao desenvolver soluções voltadas para a redução de custos e flexibilidade de material, Formalloy pretende capturar uma parte do mercado de DED que só agora está se tornando uma categoria de tecnologia mais congestionada.

Fotopolimerização de metal

9. Incus

Incus GmbH, um spin-off do fornecedor austríaco de impressora 3D de cerâmica, Lithoz, estreou seu novo processo de impressão 3D de fotopolimerização de metal na Formnext em 2019.

A tecnologia por trás de sua nova impressora 3D é baseada nas técnicas de polimerização em cuba, como SLA e DLP, que utilizam materiais resinosos líquidos. A Incus, por outro lado, desenvolveu um processo que permite a cura de um material fotorreativo recheado de metal, por meio de um poderoso projetor de luz. As peças impressas em 3D usando a tecnologia devem passar por decapagem e sinterização para atingir suas propriedades finais.

As vantagens potenciais deste processo em relação a outras técnicas de metal AM incluem a capacidade de trabalhar com novos metais 'não soldáveis', melhorada segurança (devido à prevenção de pós aerotransportados), maior precisão e, por ser baseada em luz, velocidades de construção mais rápidas.

A tecnologia foi lançada no mercado no final de 2019 com a série Hammer de impressoras 3D e agora está em operação para vários clientes beta. A Incus continua aprimorando sua tecnologia e busca desbloquear mais aplicações nos setores médico, automotivo, aeroespacial e de joalheria.

Jateamento de material

10. Trítono

Quase todos os processos de impressão 3D se concentram na impressão do objeto real, com uma exceção sendo a impressão 3D de moldes para fundição.

A start-up israelense Tritone desenvolveu a tecnologia MoldJet única que distorce a ideia do processo de impressão 3D usual:em vez de imprimir em 3D o objeto desejado, a impressora 3D da Tritone cria primeiro um molde e depois preenche com uma pasta de metal ou cerâmica, enquanto uma lâmina de precisão limpa o excesso de material para deixar uma camada lisa. O material então passa por uma etapa de processamento térmico para endurecê-lo, seguido de inspeção para analisar a qualidade da camada. Depois de terminadas, as peças são retiradas da bandeja e colocadas em um banho ultrassônico que dissolve o material do molde para deixar uma parte verde robusta, pronta para a etapa final de sinterização.

Uma das principais vantagens do uso do MoldJet em relação a outros processos de impressão 3D, está a capacidade de usar pós de moldagem por injeção de metal (MIM) padrão, o que pode reduzir os custos de material. Os materiais MIM são versáteis e comumente disponíveis em todos os lugares, a preços de commodities.

Além disso, Tritone diz que as peças podem entregar uma densidade de até 99 por cento, com uma qualidade semelhante à das peças MIM. Atualmente, a Tritone está focada em desenvolver e testar a máquina com tecnologia MoldJet. Será emocionante ver como a nova tecnologia será recebida no mercado, quando a empresa comercializar sua impressora 3D metálica, com lançamento previsto para o final deste ano.

Avançando no hardware de impressão 3D de metal

A impressão 3D em metal é uma das tecnologias de crescimento mais rápido atualmente e uma das razões para esse crescimento é sua evolução contínua.

Os novos fabricantes de hardware que se juntam à indústria de AM são um dos motores desta evolução, pois pretendem desenvolver processos que superem os desafios das máquinas já existentes. A crescente competição no mercado de impressão 3D em metal estimula a inovação. No entanto, para tirar o máximo proveito do inovador hardware AM de metal, ele também deve ser apoiado pelos avanços em outras áreas, como materiais e desenvolvimento de software.

Somente com a criação de um ecossistema que suporte o uso confiável e repetível da impressão 3D de metal, as empresas iniciantes e mais estabelecidas podem fazer do metal AM uma solução de manufatura valiosa.

Fique ligado no nosso próximo artigo, que dará uma olhada nas estrelas em ascensão em materiais de impressão 3D de metal.