Como funciona o processo de impressão 3D de metal FFF
A fabricação de filamentos fundidos de metal (FFF) é o tipo de tecnologia de impressão 3D de metal mais acessível, fácil de usar e acessível. Como resultado, uma variedade de indústrias - como a aeroespacial e automotiva - já utilizou o FFF de metal para peças funcionais de impressão 3D.
O Metal FFF é baseado na moldagem por injeção de metal (MIM) e usa um processo de três etapas:impressão, remoção e sinterização. Leia esta postagem do blog para saber o que acontece em cada etapa principal desse processo de impressão em metal 3D.
Processo de impressão em 3 etapas do Metal FFF
Essas impressoras 3D de metal são uma variação altamente especializada de impressoras FFF, otimizadas para imprimir matéria-prima MIM (moldagem por injeção de metal). Este tipo de impressão cria peças de metal “verdes” que devem ser removidas e sinterizadas antes do uso final.
Essas peças “verdes” são sempre dimensionadas em 15-20% das dimensões da peça final para contabilizar o encolhimento repetível e previsível durante a sinterização.
- Impressão: o pó de metal encadernado em plástico é impresso uma camada de cada vez no formato de sua peça. As peças são dimensionadas para compensar o encolhimento durante o processo de sinterização, resultando em “ verde ”Partes.
- Retirada de vínculo: Após a impressão, as peças verdes são colocadas na estação de decapagem, onde um solvente orgânico é usado para dissolver a maior parte do material plástico de ligação. Após a lavagem, as partes verdes são conhecidas como “ marrons ”Partes.
- Sinterização: As peças “marrons” lavadas são então colocadas em um forno, onde são aquecidas com um perfil específico do material - primeiro para queimar o aglutinante restante, depois para solidificar o pó metálico em uma peça acabada.
Etapa 1:Impressão
As tecnologias de impressão 3D Metal FFF usam um processo quase idêntico às impressoras FFF convencionais. A única diferença principal é que as impressoras de metal FFF usam uma folha de impressão lacrada a vácuo, em vez de uma plataforma de impressão convencional.
Para os usuários, o processo de impressão inclui:
- Fatiar peças em uma plataforma de software
- Colocar uma folha de impressão lacrada a vácuo na mesa de impressão
- Iniciando o processo de impressão 3D de metal
- Remoção da parte impressa após o desengate do vácuo
- Retirando a parte “verde” da folha de impressão
Extrusão dupla com matéria-prima MIM: Esses tipos de impressoras extrudam o filamento MIM em um bico e o filamento de interface de cerâmica no outro.
Um bico de extrusão é projetado para imprimir matéria-prima MIM, que é um pó de metal ligado em um material plástico de ligação de duas partes. Este é o material utilizado para formar a própria peça, assim como os suportes e a jangada. Para metal para impressora 3D industrial, a Markforged oferece atualmente seis ofertas diferentes de nível comercial - aço para ferramentas A2, aço para ferramentas D2, Inconel 625, cobre, aço para ferramentas H13 e aço inoxidável 17-4 PH.
O outro bico imprime material de liberação de cerâmica. Isso fornece a superfície entre as peças e seus suportes e jangadas. Sem este material de liberação, a impressão 3D de peças de metal que requerem suportes não seria possível. O processo de sinterização transforma esse material em pó, o que permite a fácil separação da peça dos suportes.
Etapa 2:Depuração
A etapa de decapagem remove a maior parte do material de ligação. O resultado é uma peça “marrom” pronta para sinterização.
Primeiro, a parte “verde” é primeiro colocada em um banho de solvente aquecido em uma estação de lavagem usando uma solução desengraxante para dissolver o material de ligação primária. As máquinas FFF de metal Markforged usam o Wash-1, uma solução de decapagem à base de solvente. Ele usa principalmente Opteon SF-79 como solvente, um fluido de alto desempenho projetado para oferecer poder de limpeza superior, maior eficiência e segurança de forma ambientalmente sustentável.
No geral, o processo de remoção de ligações para metal FFF é bastante simples e requer apenas PPE básico. As etapas do usuário para o processo de depuração incluem:
- Adicionando peças verdes a uma cesta de lavagem
- Colocando na máquina com o solvente e fechando a tampa
- Abrindo a tampa após a lavagem e removendo as peças da cesta de lavagem
- Colocação das peças em uma câmara de secagem ao ar na estação de lavagem
- Remover as peças da estação de lavagem depois que as peças estiverem secas
Então, o que acontece com uma peça durante a lavagem? O banho de solvente de remoção dissolve o material de ligação primária na parte verde. À medida que dissolve o material de ligação, o solvente abre caminhos microscópicos de fluido para a peça, o que permite que o solvente flua mais profundamente e se dissolva mais.
Etapa 3:Sinterização
A sinterização é a etapa final crítica deste processo de fabricação de aditivos de metal.
A sinterização remove as partes “marrons” da etapa de desbinding, queimando o aglutinante restante e, em seguida, sinterizando a parte em uma temperatura próxima de fusão. Tudo isso é feito em uma atmosfera precisa e controlada. O processo automatizado é extremamente complexo e requer controle preciso de um ambiente de alta energia.
O processo de sinterização envolve várias etapas principais. Em primeiro lugar, a peça é aquecida a uma temperatura intermediária para queimar o material de ligação restante - que sai da peça através das micro-vias criadas durante o processo de remoção de solvente. Em segundo lugar, a peça é aquecida até a temperatura de sinterização, onde encolhe do tamanho maior “verde” ou “marrom” para o tamanho final da peça funcional impressa em 3D. Geometrias sólidas coalescem para 95% + porosidade enquanto o preenchimento de células fechadas permanece. O material de interface de cerâmica transforma-se em pó, o que permite aos usuários separar facilmente a parte de metal impressa em 3D da balsa e dos suportes.
Usar um forno de sinterização requer as seguintes etapas:
- Adicionando peças à placa de incubação
- Colocação da placa de incubação no forno
- Fechando a porta da fornalha
- Iniciando o processo de sinterização
- Executando o processo até a conclusão
Recursos de impressão 3D de metal gratuitos
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- E-Book:Aplicações de metal FFF e exemplos de casos
- Guia abrangente para metal FFF
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