Minimizando desperdício de material em processos SLS

Uma das principais vantagens das técnicas de manufatura aditiva em relação à usinagem tradicional é a redução dramática no desperdício de material criado durante o processo de produção. Isso não só resulta em economia de custos tangível, mas também ajuda a defender a fabricação de aditivos como uma tecnologia verdadeiramente sustentável e econômica. Os métodos de sinterização seletiva a laser (SLS) são especialmente atraentes nesse aspecto, graças ao potencial de reutilização de resíduos no final de uma tiragem - uma oportunidade de reduzir drasticamente os custos de material. Assim que a impressão estiver concluída, todo o material restante no leito de pó pode simplesmente ser recolhido e reutilizado no próximo projeto, o que teoricamente deve eliminar totalmente o desperdício de material. No entanto, na prática, o processo de ‘upcycling’ não é tão simples assim ...

É importante estar ciente de que (no momento da redação) simplesmente coletar e reutilizar o pó que sobrou não é viável com certos materiais. Por exemplo, os compostos de polímero de madeira que estão atualmente disponíveis para impressão são limitados por sua qualidade e pureza de material e não serão adequados para reciclagem até que a tecnologia para separação de material esteja disponível. Problemas semelhantes surgem com uma série de pós de metal amplamente utilizados, onde os subprodutos do processo SLS podem afetar potencialmente a qualidade química de qualquer pó remanescente. Além disso, mesmo com o mais alto nível de precisão durante o processo de sinterização, inevitavelmente haverá partículas extras no leito de pó que se fundem sem se prender à peça, afetando a distribuição do tamanho do material e, portanto, levando a inconsistências se for reutilizado.

Também existem preocupações sobre se o processo de reciclagem pode ter um efeito sobre as qualidades mecânicas dos materiais (metais e plásticos) e, portanto, afetar sua usabilidade em construções futuras, particularmente quando AM é utilizado para produção em vez de prototipagem. Há pesquisas acadêmicas em andamento nesta área e seu impacto potencial na sustentabilidade e no custo da fabricação de aditivos. Em particular, para indústrias como a aeroespacial, onde as matérias-primas utilizadas para a fabricação de aditivos são bastante caras e as peças impressas devem ser entregues com as especificações mais precisas, a capacidade de reciclar a matéria-prima não utilizada sem qualquer efeito em suas propriedades mecânicas fortaleceria muito o caso de negócios para AM como uma ferramenta de produção.

Diante disso, várias empresas começaram a explorar maneiras de resolver esses problemas para SLS e outros processos, garantindo que o máximo possível de pó residual possa ser reciclado. Por exemplo, um fluxo de gás pode ser incorporado à impressora para filtrar quaisquer subprodutos criados durante o processo de sinterização. Após a conclusão da impressão, o material restante pode ser peneirado automaticamente, de forma que quaisquer partículas que tenham se fundido sejam removidas e a distribuição do tamanho das partículas permaneça consistente. Da mesma forma, certas máquinas SLS, como a Renishaw AM250, incorporam uma plataforma de construção selada, que remove umidade, nitrogênio e oxigênio durante a impressão para minimizar quaisquer alterações químicas no leito de pó.

O desafio aqui é que o volume real de material restante que pode ser reutilizado após a impressão varia amplamente, dependendo da escolha do material, do modelo da impressora e da técnica AM específica usada. Em casos extremos (como ao usar máquinas que não possuem nenhuma das medidas descritas acima), é possível que nenhum material seja reciclável. Isso deve ser considerado antes de investir em qualquer nova impressora 3D, especialmente se os custos contínuos de material forem uma grande preocupação. Quando combinada com embalagem de volume bem considerada e programação de produção, uma abordagem eficaz para minimizar o desperdício de material ajudará a reduzir o custo geral da manufatura aditiva e encorajará as empresas mais progressistas a explorar seu uso como ferramenta de produção.