Impressão 3D em Metal: Saber Quando É a Escolha Certa

Desde seu início, a manufatura aditiva de metal chamou a atenção de engenheiros e entusiastas de tecnologia por sua abordagem bottom-up não convencional e o burburinho em torno do que é capaz. É realmente vantajoso usar manufatura aditiva para uma peça que tem sido produzida confiavelmente por processos subtrativos há anos? Este artigo discute esta questão e aponta casos quando a impressão 3D em metal pode ser uma boa escolha para produção de peças e quando não.

Impressão 3D em Metal (DMLS): Visão Geral do Processo

Tecnologias de manufatura convencionais como usinagem CNC são normalmente processos subtrativos, o que significa que removem material para moldar um produto, enquanto a tecnologia de impressão 3D em metal é aditiva. Uma das tecnologias de impressão 3D em metal mais comuns e populares é a sinterização direta a laser de metal (DMLS).

O processo DMLS típico começa fatiando os dados do arquivo CAD 3D em camadas extremamente finas, gerando efetivamente um modelo 2D para cada camada.

A máquina usa um laser óptico de alta potência. Dentro da área da câmara de construção, há uma plataforma de dispensação de material e uma plataforma de construção junto com um rolo usado para mover novo pó sobre a plataforma de construção. A tecnologia funde pó de metal em uma peça sólida derretendo-o localmente usando o feixe de laser focalizado. Peças são construídas aditivamente camada por camada.

Casos para Escolher Impressão 3D em Metal

A impressão 3D em metal vem com seu próprio conjunto de vantagens sobre usinagem tradicional. Listamos aqui alguns casos quando vale a pena considerar impressão 3D em metal sobre usinagem CNC.

Seu Design é Complexo

Quando se trata de complexidade de design e liberdade, a impressão 3D em metal tem enorme vantagem sobre a convencional. Muitos designs complexos não podem ser fabricados com tecnologias convencionais com tanta facilidade quanto com impressão 3D. Veja o exemplo abaixo.

Este tipo de design complexo pode ser muito difícil de usinar com tecnologias convencionais, mesmo usando máquinas CNC de 5 eixos.

Outra vantagem aqui é o baixo custo da complexidade. Criar peças mecânicas complexas via manufatura tradicional requer precisão e habilidades, especialmente para montagem de peças complexas, o que significa que o preço aumenta com a complexidade. Não é o caso com impressão 3D, que cria uma peça inteira em um processo, em vez de criar cada componente antes de montar. Portanto, não há custo adicional para complexidade.

Você Precisa Urgentemente de Protótipos em Metal

Se o número de peças requerido é pequeno, digamos 1 a 5 ou para prototipagem, a manufatura aditiva em metal é muito mais vantajosa. Como o custo é quase o mesmo para cada unidade adicionada, é possível fazer a quantidade necessária de alterações na peça. Pode ser usado para prototipagem: você usaria impressão 3D para fazer um protótipo e atualizá-lo até que as características requeridas sejam atendidas. Este é um passo crucial antes de levar o produto à produção em massa. Também pode ser usado durante o resto do processo de manufatura, para criar peças únicas que podem ser mais responsivas às suas necessidades.

Além disso, pode ser mais rápido obter impressões 3D em metal que peças usinadas CNC. Usinagem CNC normalmente requer mais tempo para estocar materiais, configurar a máquina, obter as ferramentas certas. Como resultado, pode levar várias semanas para ter a primeira peça em mãos. Para impressão 3D, mesmo para DMLS que é mais complexa que as tradicionais, a peça pode ser impressa sob demanda e enviada sem qualquer ramp-up ou ferramentas, resultando em tempo de espera menor comparado a tecnologias convencionais. A combinação do tempo de espera reduzido e o processo de prototipagem mais eficiente reduz o tempo de turnaround. Esta é uma das maiores vantagens da impressão 3D em metal.

Você Quer Componentes Leves e Duráveis

Indústrias aeroespacial e médica naturalmente requerem peças leves yet duráveis. Superligas como Inconel 718, AlSi10Mg, Cobalto-cromo são conhecidas por serem leves comparadas a suas contrapartes usinadas convencionalmente. Fabricar uma peça com estas ligas naturalmente as torna comparativamente leves. Como exemplo, os renomados bicos de combustível impressos em 3D da GE para sua família de motores LEAP costumavam ser feitos de 20 peças discretas vindas de fornecedores independentes, mas usando sinterização direta a laser de metal (DMLS) resultou em um componente de peça única que é 25% mais leve e cinco vezes mais forte que as peças originais. Clique aqui para saber mais.

Você Gostaria de Evitar Desperdício de Material

A impressão 3D é incrivelmente eficiente em recursos pois o único material consumido é o que passa sob o laser (ou através do extrusor, etc.), enquanto usinagem CNC tradicional deixa cavacos e pequenos pedaços de metal que devem ser reciclados. O fato de fabricantes não precisarem produzir tanta quantidade de um dado produto para justificar custos de configuração também reduz desperdício.

Desvantagens de Escolher Impressão 3D em Metal

Além das vantagens que a impressão 3D em metal possui sobre tecnologias convencionais, existem algumas considerações onde preferir as últimas é aconselhado.

Acabamento Superficial Granuloso

A impressão 3D é um processo aditivo, o que significa que superfícies não serão tão lisas quanto com usinagem CNC, e não será tão fácil produzir as texturas superficiais desejadas. Então, se a textura superficial é importante para você, usinagem CNC deve ser considerada em vez disso. No entanto, existem muitas técnicas de pós-processamento disponíveis para remover estruturas de suporte, melhorar o acabamento e melhorar a estética, o custo também aumenta accordingly.

Peças Menos Resistentes

Devido à própria tecnologia aditiva, peças impressas em 3D em metal não podem ser tão fortes quanto uma usinada a partir de um bloco sólido de metal. A resistência final depende do design, tamanho e material, mas em geral a resistência à compressão de impressões 3D em metal é em média 40-50% menor que de peças usinadas CNC.

Produção em Série Cara

Torna-se mais barato produzir em massa através de usinagem CNC. Produção em massa ainda é um fator decisivo enorme nas indústrias e é aqui que a impressão 3D fica para trás e a velocidade na qual uma impressora 3D pode montar um objeto frequentemente empalidece em comparação à linha de montagem tradicional.

Volume de Construção Limitado

Quando tamanho de peça grande é requerido, é sempre melhor ir com usinagem CNC. Por exemplo, o tamanho máximo de peça alcançado com DMLS é 250 x 250 x 325 mm e para usinagem CNC, é 2000 x 800 x 1000 mm. A comparação de tamanho mostra claramente a incapacidade da impressão 3D em fabricar peças enormes devido ao seu tamanho limitado de cama de pó.

Seleção Limitada de Materiais

Opções de manufatura convencional como moldagem por injeção e usinagem CNC podem oferecer alta seleção de materiais. Quando se trata de impressão 3D em metal, a seleção de materiais é menor, o que pode ser um fator limitante quando materiais específicos são necessários para a peça requerida e deve ser levado em consideração ao decidir quais propriedades técnicas você quer que seu produto tenha. Atualmente na Xometry temos cinco pós de metal/liga que suportam DMLS, enquanto se a peça requerida precisa de algum outro material, não há outra opção além de processos de usinagem tradicionais.

Resumo

Não se pode dizer que a impressão 3D em metal substitui tecnologias de manufatura tradicionais em todos os aspectos, pois ambas têm seu próprio conjunto de vantagens onde brilham e desvantagens onde não. Aqui está um breve resumo do que são os pontos fortes de ambas tecnologias:

Impressão 3D em Metal	Usinagem CNC
Turnaround mais rápido	Produção em massa
Prototipagem e produção de baixo volume	Estrutura superficial sólida
Facilidade de alcançar designs complexos	Uso de materiais e necessidade de características técnicas indisponíveis com impressão 3D
Desperdício reduzido	Peças de grande tamanho
Personalização e adaptabilidade	Peças fortes

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