Comparando tecnologias de impressão 3D em metal
Ao considerar a adoção da impressão 3D de metal, compreender as diferentes tecnologias disponíveis no mercado pode ajudar as organizações a determinar quais tipos de impressoras atendem melhor às suas necessidades específicas de manufatura.
Enquanto as tecnologias de impressão 3D de metal usam uma mídia à base de pó e um evento de alta energia, cada um desses processos transforma o pó em peças de metal sólido de uma maneira completamente única.
Leia esta postagem do blog para aprender sobre os três principais tipos de tecnologias de impressora 3D de metal - FFF de metal (Fused Filament Fabrication), fusão de leito de pó e jato de aglutinante. Esta postagem irá cobrir como cada tipo de impressora 3D de metal funciona, seus diferenciais e considerações únicas, perspectivas atuais e visões de longo prazo.
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Fabricação de filamento fundido de metal (extrusão de pó ligado)
Metal FFF é a tecnologia de manufatura aditiva de metal mais acessível e segura do mercado hoje.
Como funciona o Metal FFF
Este processo usa matéria-prima de pó aglutinado feito de meio de moldagem por injeção de metal (pó de metal unido em polímeros cerosos). Ele usa um sistema de decapagem e um forno de sinterização.
Metal FFF é um processo de três etapas. Ele usa pó ligado e sinterização , um processo de alta energia que transforma peças impressas em 3D usando uma mídia de pó de metal totalmente em um metal sólido:
Diferenciadores
- Acessibilidade. A propriedade de uma impressora de metal FFF é um investimento significativamente menor para possuir e operar do que outras impressoras de metal.
- Segurança. O filamento de metal para impressora 3D que consiste em pó aglutinado é relativamente seguro de usar e as máquinas podem ser usadas de forma eficaz com o mínimo de treinamento e EPI.
- Alto rendimento da primeira peça. Isso é realizado usando um processo de sinterização em massa, que introduz menos tensões internas do que a sinterização seletiva.
- Grande disponibilidade de material. No futuro, há potencial para compatibilidade de estados futuros ainda mais ampla. Os tipos de metal da impressora 3D industrial podem incluir materiais exóticos e ligas.
Considerações
- Não otimizado para peças sólidas. Normalmente, as máquinas imprimem peças com preenchimento de célula fechada. Embora o FFF de metal possa imprimir peças sólidas, isso pode aumentar o tempo de impressão ou limitar a variedade de peças que podem ser fabricadas.
- Perto de peças de formato líquido. Embora as peças possam ser pós-processadas para atingir tolerâncias estreitas, se necessário, o processo FFF de metal normalmente imprime próximo às peças de formato líquido.
Outlook atual
Metal FFF está amadurecendo rapidamente, com máquinas cada vez mais capazes e confiáveis. Novos recursos expandem continuamente a base de aplicativos. Muitas indústrias estão explorando aplicações de ponta com FFF de metal.
Visão de longo prazo
Conforme o metal FFF continua a amadurecer, mais materiais e recursos continuarão a diversificar as aplicações para as quais a tecnologia pode ser usada. As impressoras de metal FFF se tornarão um acessório regular nas instalações de manufatura devido ao seu preço acessível, acessibilidade e versatilidade ao imprimir peças de metal em 3D com designs complexos.
Fusão de Cama de Pó
Como funciona a fusão do leito de pó
Um laser montado em um pórtico traça o caminho de uma determinada camada, fundindo com precisão o pó de metal.
1 Um sistema de distribuição de pó empurra uma nova camada de pó solto sobre a peça formadora.
2. O laser funde a próxima camada e o processo se repete.
3. Após a impressão, as peças são removidas e pós-processadas conforme necessário.
Diferenciadores
- Pode imprimir peças especializadas. Isso inclui geometrias ultra complexas, peças grandes e peças grandes totalmente densas.
- Tecnologia madura. Como resultado, há uma grande seleção de materiais e vários participantes da indústria que oferecem uma ampla seleção de máquinas.
Considerações
- Preço. A fusão em leito de pó continua cara, e os preços de impressoras 3D de metal para essa tecnologia são geralmente superiores a US $ 500 mil para adquirir e instalar.
- Operações. Requer um operador habilidoso para operar, um espaço isolado significativo no chão de fábrica e equipamentos de proteção individual (PPE) caros e modificações nas instalações. Isso aumenta o custo de impressão 3D de metal.
- Discando em partes refinadas. As peças de metal impressas em 3D complexas exigirão muitas iterações para obter uma impressão precisa e bem-sucedida. O processo produz tensões internas, que podem levar a rachaduras e deformações. No entanto, as peças de alta qualidade podem ser impressas assim que os parâmetros de impressão e design são marcados.
Outlook atual
A fusão de leito de pó permanece líder de mercado na indústria de impressão 3D de metal. Há um pequeno número de participantes líderes da indústria com recursos avançados e uma classe de novos participantes tentando preencher um nicho específico ou oferecer uma solução mais competitiva em termos de custo. Indústrias conhecidas por aplicações ultra-especializadas e de alto desempenho abriram caminho na adoção da fusão em leito de pó - incluindo aeroespacial, automotiva e médica.
Visão de longo prazo
Espera-se que uma adoção mais ampla conduza a aplicações ainda mais inovadoras da tecnologia de fusão em leito de pó. À medida que mais indústrias começam a aproveitar esta tecnologia de impressão em metal 3D, mais aplicações distintas surgirão. O aumento da competição ajudará a conduzir máquinas mais acessíveis.
Jateamento de aglutinante
O jato de aglutinante usa aglutinantes de polímero líquido especializados para formar peças, aderindo o metal solto. Este processo cria peças ligeiramente ligadas que podem ser sinterizadas em lotes. Binder jetting, que é uma tecnologia emergente, tem grande potencial e é uma tecnologia em desenvolvimento a ser observada.
Como funciona
O jateamento do aglutinante usa um processo de duas etapas, com pó solto e sinterização pós-impressão:
- Durante este processo de impressão 3D em metal, uma cabeça de impressão do tipo jato de tinta deposita com precisão um aglutinante especializado em uma camada de pó metálico. Depois que cada camada é impressa, a máquina deposita mais pó no topo de maneira semelhante à fusão em leito de pó, repetindo o processo de impressão e espalhamento até que as peças sejam construídas.
- As partes frágeis são primeiro cuidadosamente retiradas do pó e depois sinterizadas, queimando o aglutinante e fundindo-as em partes totalmente metálicas.
Diferenciadores
- Velocidades de impressão rápidas. O processo de impressão é extremamente rápido e pode fabricar várias peças simultaneamente.
- Precisão. Cabeças de jato de tinta precisas são ideais para a criação de peças complexas e recursos intrincados.
Considerações
- Segurança e manuseio. O uso de pó solto acarreta problemas de segurança e manuseio.
- Preço. O custo mínimo de aquisição é de pelo menos $ 300K. Os preços podem subir de US $ 2 milhões.
- Porosidade da peça. Este processo não tem propriedades mecânicas confiáveis e repetíveis em larga escala.
- Tamanho da peça e restrições de projeto. Muito ainda se desconhece sobre o tamanho e a complexidade das peças que as máquinas de jato de aglutinante podem produzir de forma eficaz.
- Durabilidade das peças verdes. Após a impressão, a resistência do metal impresso em 3D é muito baixa, o que pode impactar potencialmente o rendimento e as restrições das peças.
- Repetibilidade. Se você pode imprimir peças de metal em 3D com precisão e repetidamente com essa tecnologia, é uma questão sem resposta.
Perspectiva atual
O jateamento de aglutinantes ainda é uma tecnologia em desenvolvimento, com apenas alguns fabricantes no espaço. Embora as principais empresas estejam investindo na tecnologia, não há muitos usuários reais.
Visão de longo prazo
Alguns analistas do setor preveem que o jato de aglutinante pode ser o futuro da produção em massa ao imprimir peças funcionais em metal em 3D. No entanto, essas projeções dependem de os fabricantes encontrarem respostas para as principais questões técnicas enfrentadas pelo processo.
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