Cincinnati Inc. Demonstra Impressão 3D de Grande Escala com Materiais Compósitos Reciclados usando Tecnologia BAAM

A Cincinnati Inc. (CI, Harrison, Ohio, EUA) anunciou que usou sua máquina de Manufatura Aditiva de Grande Área (BAAM) para demonstrar que materiais reciclados podem ser usados para impressão 3D produzindo o que a empresa diz ser um dos maiores objetos monolíticos multi-material até o momento. A demonstração provou com sucesso que impressão multi-material de grande escala pode ser feita de forma eficaz e econômica com materiais compósitos reciclados.

Modificações no BAAM

A impressão multi-material de grande escala foi alcançada fazendo modificações no BAAM e incluindo um novo design de extrusora que acomoda um sistema de alimentação dual.

Nos últimos anos, a CI colaborou com o Laboratório Nacional Oak Ridge (ORNL, Knoxville, Tennessee, EUA) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) para continuamente melhorar e desenvolver o BAAM. A pesquisa inicial focou em impressão de grande escala de sistemas de material único, tipicamente polímeros reforçados com fibra curta.

Objetivo do Estudo

"O objetivo deste estudo particular era demonstrar impressão de uma ferramenta compósito multi-material incluindo transições, excedendo 10 pés de comprimento, contendo material reciclado e impresso sem intervenção manual", diz Alex Riestenberg, gerente de produto de Manufatura Aditiva da CI.

Peça Demonstradora

A peça selecionada para esta demonstração foi uma única faceta de uma ferramenta de concreto pré-moldado usada na produção de painéis de janela comerciais para um desenvolvimento de arranha-céu em Nova York. O molde pesava aproximadamente 400 libras, com comprimento de 10 pés, 10 polegadas. Tempo de impressão foi de aproximadamente sete horas.

"Estudos mostram que usando múltiplos materiais dentro de uma estrutura, novas respostas mecânicas e multi-funcionalidade podem ser alcançadas — como estruturas leves com propriedades mecânicas personalizadas, segmentos macios e rígidos dentro de uma peça e estruturas resistentes a impacto", diz Vidya Kishore, cientista de materiais do ORNL.

Materiais Utilizados

Os dois materiais usados na construção foram uma mistura contendo 100% CF/ABS reciclado e CF/ABS padrão e espuma sintática ABS.

Além dos benefícios ecológicos de usar materiais reciclados, a Cincinnati Inc. diz que as vantagens da extrusão multi-material incluem incorporação de impressão de circuito condutivo para estruturas inteligentes, estruturas de núcleo leves, custos mais baixos para ferramentas, remoção mais fácil de material de suporte, reforço localizado de áreas específicas, a capacidade de usar diferentes materiais em diferentes características no componente e até mudar a cor da peça.

Sistema Multi-material BAAM

A chave para a realização dos objetivos acima foi o sistema multi-material BAAM, desenvolvido em conjunto com ORNL. O grande sistema de extrusão termoplástica dual-material supostamente permite ao usuário imprimir com múltiplos materiais diferentes dentro de uma única construção usando apenas uma extrusora.

"A fonte de material alimentada na extrusora é trocada na hora em momentos específicos durante uma impressão deslizando duas portas de material para frente e para trás sobre a entrada da extrusora", diz Riestenberg. "O sistema também inclui um misturador de material fora da estrutura da máquina que pode misturar quantidades específicas de diferentes materiais e cargas na hora para graus de material personalizados específicos."

Riestenberg explica que a combinação do mecanismo de troca de alimentação de material e do misturador de material dá aos usuários a capacidade de imprimir com vários tipos diferentes de materiais e combinações de materiais dentro de uma única construção, em vez de dois.

"O BAAM com atualização de sistema multi-material é a única máquina que pode fazer isso atualmente, e isso nos diferencia de nossos concorrentes", diz Riestenberg. "Com o suporte de pesquisa científica do Escritório de Manufatura Avançada do DOE e ORNL, fomos capazes de alcançar este marco de manufatura."