Impressão 3D em metal 101

Para muitos, a relação da impressão 3D de metal com a manufatura tem sido limitada. No entanto, à medida que a tecnologia se tornou mais acessível, ela foi utilizada em instalações de manufatura e produção. Nesta postagem do blog, verificamos por que as empresas optam pela impressão 3D de metal em primeiro lugar, e também como funcionam as diferentes tecnologias de manufatura aditiva de metal.

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Por que escolher a manufatura aditiva de metal?

A impressão 3D em metal traz uma série de vantagens sobre os métodos tradicionais de usinagem. Um, que é compartilhado por todas as formas de manufatura aditiva, é que o custo por peça é o mesmo para a produção de baixo e alto volume. Isso permite pequenas tiragens de produção de peças personalizadas a um custo acessível. Outro benefício é que a complexidade é gratuita. Componentes intrincados que custam milhares para CNC e requerem várias configurações de máquina podem ser impressos em 3D com pouco esforço por uma fração do preço. Isso é especialmente vantajoso para metais difíceis de usinar. Como o processo de impressão 3D é aditivo, materiais que são normalmente difíceis de cortar, como titânio e inconel, podem ser impressos com muito menos esforço. Finalmente, a manufatura aditiva de metal pode fazer peças impossíveis de serem criadas de outra forma. Isso capacita os engenheiros a projetar componentes mais especificamente para suas funções, sem ser impedidos pelas restrições típicas da fabricação tradicional. ‍


Como funciona a manufatura aditiva de metal?


Existem muitos tipos diferentes de impressão 3D de metal e, assim como a impressão de plástico, cada um é adequado para diferentes objetivos de fabricação. A ideia central que todos compartilham é o ato de construir uma peça de metal camada por camada. Abaixo estão os quatro tipos mais comuns de manufatura aditiva de metal e como eles funcionam.



Fusão de Cama de Pó


As impressoras desta família distribuem uniformemente uma fina camada de pó sobre uma placa de impressão e, em seguida, derretem seletivamente uma seção transversal da peça em cada camada. Algumas tecnologias das quais você deve ter ouvido falar nesta categoria incluem Fusão seletiva a laser (SLM), Sinterização direta a laser de metal (DMLS) e fusão por feixe de elétrons (EBM).



Uma vantagem dos métodos de fusão em leito de pó é que eles podem atingir resoluções muito altas, o que é benéfico para peças pequenas ou mais precisas. A desvantagem é que essas máquinas (uma vez que as atualizações das instalações e o equipamento de pós-processamento são levados em consideração) custam mais de US $ 1 milhão. Além disso, os usuários devem tomar cuidado extra, pois estão lidando diretamente com pós de metal perigosos.



Deposição de energia direta (DED)


Os processos DED envolvem depositar e fundir matéria-prima de metal de um cabeçote de impressão para formar as camadas de uma peça. As máquinas DED incluem Fabricação de Aditivos de Feixe de Elétrons (EBAM) e Deposição de Material a Laser (LMD).



As máquinas DED são ótimas para peças muito grandes e, como não utilizam pós de metal, não exigem os mesmos cuidados que as tecnologias à base de pó. Por outro lado, essas impressoras tendem a ter resolução mais baixa e são tão caras quanto as impressoras de leito de pó.



Jateamento de aglutinante


Semelhante à fusão em leito de pó, essas impressoras distribuem camadas de pó metálico, mas em vez de sinterizar com um laser, elas dispensam um aglutinante em cada camada. Isso cria uma peça de metal fracamente aderida que é então sinterizada em um forno para produzir uma peça de metal final. A sinterização derrete o aglutinante e aquece uniformemente o pó até um pouco abaixo de seu ponto de fusão, permitindo que a peça se funda na peça metálica final.



A tecnologia Binder jet é vantajosa porque pode fazer peças precisas com muito mais rapidez do que outros métodos. Dezenas de peças podem ser impressas de uma vez e, em seguida, sinterizadas em um grande forno, permitindo a impressão 3D em nível de produção. Semelhante aos métodos de fusão em leito de pó, o jato de aglutinante é muito caro e tem uma grande barreira à entrada:os sistemas custam mais de US $ 1 milhão e exigem etapas especiais para lidar com pó de metal.



Extrusão de pó ligado


Esta nova forma de metal AM, e o método empregado pelo Markforged Metal X, usa pós de metal aglomerados em um polímero ceroso para fazer as peças. Essa mistura de metal-plástico é derretida e impressa por meio de um bico, semelhante à impressão 3D FFF. Em seguida, para remover as partículas não metálicas e produzir o componente metálico final, essa parte “verde” é lavada em solvente e sinterizada em forno especial, semelhante ao binder jetting.



A extrusão de pó encadernado é significativamente mais barata do que as outras opções, custando menos de US $ 200.000. Também é muito mais seguro e fácil de usar; o pó não é mais perigoso quando ligado ao filamento. Uma desvantagem é que as peças podem demorar mais para fazer devido ao processo de várias etapas.



A manufatura aditiva de metal evoluiu para um conjunto diversificado de processos, trazendo benefícios que nenhum outro método de fabricação pode oferecer. Como o preço dos sistemas continua caindo, é apenas uma questão de tempo até que as impressoras 3D de metal se tornem uma ferramenta comum de manufatura. Para saber mais sobre empresas que já estão colhendo os benefícios da manufatura aditiva de metal, verifique nossos estudos de caso.