9T Labs eleva manufatura aditiva para aplicações médicas e aeroespaciais avançadas

A 9T Labs (Zurique, Suíça) fabrica a série Red de sistemas de Tecnologia de Fusão Aditiva (AFT) para fabricação de peças de polímero reforçado com fibra contínua. O sistema possui três componentes: software de design Fibrify, uma impressora 3D chamada Build Module e um Fusion Module que consolida a peça impressa. O volume de construção da série Red é de 350 x 270 x 250 milímetros e os materiais disponíveis são fibra de carbono/PEKK e fibra de carbono/PA12, com 60% de fração de volume de fibra (FVF).

Estudos de caso: dobradiça aeroespacial e ferramenta cirúrgica

A 9T Labs revelou recentemente detalhes de dois estudos concluídos que avaliaram a viabilidade de usar a série Red para substituir peças metálicas existentes. Um é uma dobradiça aeroespacial e o outro é uma ferramenta cirúrgica, chamada de braço de mira.

Dobradiça aeroespacial: redução de 78% no peso e 50% no custo

A dobradiça é atualmente feita de aço e apresenta uma placa vertical montada em uma placa base com quatro furos de fixação. O estudo avaliou otimização topológica e redesenho, estratégia multi-corpo, estratégia de reforço, redução de peso e análise de custos. A otimização topológica levou a um redesenho otimizado, seguido pelo desenvolvimento de uma estratégia de fabricação. A decisão foi fabricar a dobradiça em partes — placa vertical e uma placa base de dois componentes — e depois uní-las durante a consolidação no processo de "fusão". O software Fibrify guiou o desenvolvimento de uma estratégia de disposição de fibras para cada componente da dobradiça, que envolveu múltiplos layouts para cada um. O material é uma combinação de PEKK puro (35%) e fibra de carbono/PEKK (65%). O volume da peça é de 18,3 centímetros cúbicos; o peso da peça é de 27 gramas, o que representa uma economia de 78% em comparação com a versão em aço. A análise de custo de produção da 9T Labs avaliou ferramentas, material, equipamento e custos de mão de obra e determinou que a substituição por compósito custaria 50% menos para fabricar do que a peça legada em aço.

Braço de mira cirúrgico: economia de 48% no peso e até 68% no custo

O braço de mira cirúrgico é um dispositivo em T de liga de alumínio com múltiplos furos, usado para alinhar ferramentas cirúrgicas durante uma operação. Ele suporta cargas mecânicas relativamente modestas, mas passa por múltiplos ciclos de esterilização e deve manter excelente precisão dimensional. A translucidez a raios-X também é crítica. A estratégia de disposição focou no desenvolvimento de superfícies externas robustas e estabilidade dimensional dos furos, o que foi alcançado interconectando diretamente os furos através da colocação de fibras. O design final apresenta 90 camadas manufaturadas aditivamente para criar uma espessura total de 20 milímetros. Os materiais são PEKK puro (60%) e fibra de carbono/PEKK (40%). O volume da peça é de 62,5 centímetros cúbicos; o peso da peça é de 88 gramas, o que representa uma economia de peso de 48% em comparação com a versão em alumínio. A análise de custo de produção realizada foi a mesma da dobradiça aeroespacial e mostrou economia potencial de até 68%.