Fabricação Aditiva de Metais: A Tendência de Ponta que Molda a Produção Moderna

A cabeça de revestimento a laser para tornos-fresadores WFL Millturn é instalada diretamente nos fusos do eixo B das máquinas. Crédito da foto: WFL Millturn Technologies.

A fabricação aditiva (FA), tecnologia que constrói componentes 3D camada por camada, continua a evoluir. Antes uma ferramenta usada principalmente para prototipagem de peças em plásticos, ela começa a impactar de forma mais significativa o mundo do projeto e da produção de manufatura com o advento da impressão de peças metálicas. Em resumo, essa técnica oferece vantagens por poder produzir designs complexos e contorneados que seriam desafiadores, se não impossíveis, de criar em equipamentos de usinagem convencionais (como canais de refrigeração conformais dentro de moldes de injeção). Os projetos de peças também podem ser refinados para reduzir peso, mantendo (ou aprimorando) a integridade estrutural, aplicando conceitos como design generativo.

Dito isso, a FA é uma tecnologia que complementa a usinagem, mas não a substituirá. Não há forma mais clara de pontuar isso do que observar o número crescente de fabricantes de máquinas-ferramenta que adicionam capacidade aditiva às suas plataformas de equipamentos subtrativos.

Praticamente todas as peças fabricadas por FA precisam de algum tipo de operação de pós-processamento. Isso pode incluir fresamento, furação, rosqueamento ou torneamento, além de retificação ou polimento. Ao combinar processos aditivos e subtrativos em uma única plataforma, elimina-se o trabalho em processo e o equipamento de capital necessário para completar uma peça crescida aditivamente. Além disso, a FA pode ser usada para adicionar pequenos recursos complexos a peças grandes usinadas. Ou, para trabalho de reparo, material pode ser adicionado a peças desgastadas que depois são usinadas para trazê-las de volta às especificações OEM.

Os vídeos abaixo mostram esse tipo de aplicação. Por exemplo, processos de FA como revestimento a laser foram adicionados a várias plataformas de usinagem, incluindo tornos-fresadores e máquinas de cinco eixos. Um vídeo online que acompanha mostra um exemplo do primeiro: um WFL M80X Millturn no qual a cabeça a laser é instalada no fuso de fresamento do eixo B para adicionar material a um componente muito grande. O endurecimento a laser de recursos selecionados também pode ser realizado.

No caso de um Mazak Integrex i-400SAM mostrado usando adição para adicionar recursos a um componente de fuso de avanço longo, a cabeça de deposição a laser AM (três estão disponíveis com diâmetros de feixe variados para este modelo) não é montada no fuso de fresamento do eixo B da máquina. Em vez disso, ela é instalada em uma unidade dedicada e pivotante, e as cabeças a laser não utilizadas são armazenadas fora da zona de trabalho, da mesma forma que as ferramentas seriam no carrossel do trocador automático de ferramentas de um centro de usinagem.

Outro vídeo mostra um exemplo de trabalho de reparo. Nele, um Tongtai AMH-630 de cinco eixos usa uma cabeça de revestimento a laser AM que se encaixa no fuso de fresamento da máquina para depositar material Inconel 718 nas pontas desgastadas de pás de turbina que são então usinadas, deixando para trás as formas contorneadas especificadas pelo OEM.

O software para essas aplicações híbridas também continua a evoluir, assim como o hardware. Isso é demonstrado em um vídeo que mostra a produção de um blisk de Inconel 625 usando o software Autodesk Fusion 360 e PowerMill em uma máquina híbrida Mazak Variaxis J-600/5XAM usando ferramentas de metal duro e cerâmica da Seco Tools. Em vez de começar com um grande bloco de material que será usinado para criar o blisk, a peça começa com o cubo e as pás são então crescidas aditivamente e usinadas até a forma e tamanho.

Ainda, como programar uma máquina multitarefa com capacidade aditiva? Um vídeo longo, mas informativo, leva você passo a passo pelo processo de programação para uma peça rotativa com pás criadas via FA e subsequentemente acabadas usando Siemens NX CAM.

E quanto à simulação offline, tão importante para usinagem complexa? O módulo aditivo Vericut da CGTech simula tanto as capacidades aditivas quanto a usinagem tradicional (fresamento ou torneamento) de máquinas híbridas usando o mesmo código NC. Ele lê os parâmetros do laser, controla a potência do laser, o fluxo de gás transportador e o pó metálico específicos para cada trabalho e tipo de material, e então detecta possíveis colisões entre a máquina e a peça aditiva enquanto ela está sendo impressa, o que é descrito em outro vídeo.

Claro, há a oportunidade de adicionar cabeças AM a vários outros tipos de plataformas de máquinas. Por exemplo, a 3D Hybrid Solutions pode fornecer cabeças adicionais para impressão 3D de metal via vários métodos de deposição, incluindo fusão a laser de pó pulverizado, fusão a arco de alimentação por arame e pulverização a frio de alta velocidade de pó metálico. Parece que essa ideia tem a aprovação dos Fuzileiros Navais dos EUA, como explicado nesta história.

A fabricação aditiva de metal está no seu radar? Ou você está usando impressoras 3D de plástico em sua oficina para prototipagem, gabaritos, dispositivos e muito mais? Envie-me um e-mail para dkorn@productionmachining.com para me informar.