Extrusor Robô Acessível Libera Impressão 3D de Compósitos em Grande Escala

A CEAD (Delft, Holanda) comercializou o sistema CFAM Prime para impressão 3D em grande escala de compósitos, usando uma cabeça de impressão patenteada, que pode reforçar termoplásticos com fibra contínua e curta na mesma peça. Mesmo enquanto o produtor de compósitos holandês Poly Products (Werkendam, Holanda) explica seu investimento neste sistema no artigo "Think big, print bigger" na edição atual da Kunststof Magazine, a CEAD reconhece que outras empresas requerem uma abordagem diferente.

"Vemos demanda para impressão 3D em grande escala crescendo", explica Charlène van Wingerden, chefe de desenvolvimento de negócios da CEAD. "Mas nem toda empresa tem espaço para uma grande instalação como nosso sistema CFAM devido à sua pegada de 8 x 4 x 4,5 metros." No entanto, como muitas empresas já têm braços robóticos ou sistemas gantry (ex: usinagem CNC), a CEAD desenvolveu um extrusor autônomo que pode ser integrado a tais sistemas, oferecendo assim uma solução de investimento reduzido para explorar possibilidades dentro da manufatura aditiva.

"Estávamos construindo moldes usando espuma de poliuretano usinada CNC e hand lay-up GRP (plástico reforçado com fibra de vidro), mas essa abordagem envolvia muita mão de obra e desperdício", explica György Juhász, proprietário da Rapid Prototyping (Budapeste, Hungria) que comprou um Extrusor Robô CEAD em dezembro. "Agora estamos imprimindo moldes em 3D usando polipropileno reforçado com 30% de fibra de vidro curta e reduzindo nosso tempo de mão de obra em 50%."

Polímeros altamente carregados e gama de termoplásticos

O Extrusor Robô CEAD é um sistema customizado de alta temperatura dedicado para impressão 3D. Usando quatro zonas de calor, o extrusor derrete gradualmente pellets termoplásticos puros ou reforçados. É alimentado por um motor servo Siemens e caixa de engrenagens planetária para torques maiores requeridos para processar certos materiais. O Extrusor Robô é projetado para atingir temperaturas de 330°C por padrão ou até 400°C para versão de alta temperatura, o que torna possível extrudar uma ampla gama de materiais termoplásticos reforçados com fibra — até mesmo PEEK (polietereetercetona).

A atualização para motor servo de 1-kilowatt dá torque padrão de 63 Nm e torque de pico de 144 Nm, benéfico para impressão de materiais difíceis e duros em alta saída. Usar materiais de grau de engenharia pode levar um extrusor aos seus limites máximos, por exemplo Arnite 50% fibra de vidro PET (tereftalato de polietileno) e PESU (polietersulfona) carregado com carbono. Embora o motor servo padrão seja capaz de processar estes materiais, a atualização dá um pouco mais de saída, se necessário.

Armazenamento e transporte de material

O Extrusor Robô inclui armazenamento para até 25 kg de material que não precisa ser seco completamente. Para material que precisa ser seco, a bomba de transporte de material está localizada embaixo do armazenamento e pode ser ligada diretamente a um secador externo. A bomba de transporte de material sopra material seco no funil do extrusor, processo que é afinado através dos controles Siemens.

Como o Extrusor Robô é entregue como pacote completo, a unidade de transporte de material está incluída. Muita pesquisa foi investida no desenvolvimento de um sistema de transporte de material confiável, porque é crítico para impressão durante longos períodos sem supervisão ou quando imprimindo com materiais de grau de engenharia caros. "Consideramos inaceitável ter falha de impressão porque o sistema de transporte falhou", diz Wingerden. "A CEAD é única no fato de que a unidade de transporte é componente padrão enviado com o extrusor."

Fácil integração e controle

Todo o sistema é operado através de uma tela de toque Siemens, que roda software CEAD, especificamente projetado para o Extrusor Robô e sistemas CFAM, baseado em anos de experiência em extrusão de plásticos, impressão 3D e desenvolvimento de máquinas.

Todos os componentes do Extrusor Robô trabalham juntos para um sistema totalmente integrado. O operador interage com o painel de controle Siemens, que pode ser conectado ao robô ou sistema gantry. O Extrusor Robô é controlado por apenas dois sinais — analógico 0-10 volt e digital 0-24 volt corrente contínua (dc) — oferecendo sistema robusto para o braço robótico ou gantry controlar o extrusor. Recentemente, a CEAD introduziu controle do Extrusor Robô via Profinet, permitindo opções de integração mais avançadas.

Um suporte de montagem customizado também está incluído, requerendo apenas alguns parafusos para montar o Extrusor Robô em um braço robótico ou gantry.

Sistemas auxiliares

A CEAD também oferece sistema de secagem fácil de integrar e outros componentes, como conjuntos de bicos. A Rapid Prototyping comprou um secador além de seu Extrusor Robô. "Assim, podemos imprimir com uma gama de materiais, por exemplo, PET, PET-G e ABS", diz Juhász.