Sinterização Direta a Laser de Metal (DMLS): Tecnologia Avançada de Impressão 3D para Peças Metálicas Funcionais

A Sinterização Direta a Laser de Metal (DMLS) pertence à categoria de fusão de leito de pó (PBF) de impressão 3D e é similar à tecnologia SLS. No DMLS, porém, pós de metal são usados em vez de pós de plástico para criar peças de metal que podem ser usadas tanto para protótipos funcionais quanto para peças de produção.

A tecnologia de sinterização direta a laser de metal é similar à tecnologia de fusão seletiva a laser (SLM), mas a diferença entre ambos processos é a temperatura usada para fusão do pó de metal. SLM, como o nome sugere, aquece o pó de metal até que derreta completamente em líquido. DMLS não derrete o pó de metal mas sinteriza partículas de calor o suficiente para que suas superfícies se soldem juntas. De qualquer forma, ambos termos (SLM e DMLS) são frequentemente usados intercambiavelmente na indústria de impressão 3D.

Como o DMLS Funciona?

O processo de sinterização direta a laser de metal envolve seis passos básicos:

• Passo 1 – O processo DMLS começa fatiando os dados do arquivo CAD 3D em camadas extremamente finas, gerando um modelo 2D para cada camada
• Passo 2 – A máquina usa um laser óptico de alta potência, dentro da área da câmara de construção que contém gás inerte
• Passo 3 – 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 camada por camada
• Passo 4 – Ao depositar o pó na plataforma de construção, o laser começa seu caminho para esta camada, sinterizando seletivamente o pó em sólido. A sequência de adição de camada de pó e sinterização continua até a peça toda estar pronta
• Passo 5 – Após resfriamento, o pó de metal solto ao redor é removido da impressora. Os passos finais incluem remoção de estrutura de suporte e outros pós-processos
• Passo 6 – Peças DMLS podem ser tratadas como peças de metal produzidas por metalurgia convencional para processamento adicional. Isso pode incluir usinagem, tratamento térmico ou acabamento superficial.

Materiais para Impressão 3D DMLS

Entre os materiais mais geralmente usados para DMLS, a Xometry oferece:

• Alumínio: como AlSiMG
• Aço: como Tool Steel MS1, Aço Inoxidável 17-4, Aço Inoxidável 316L
• Inconel: como Inconel 718

Vantagens da Tecnologia DMLS

Quando se trata de DMLS, estes são os fatores mais importantes que a tornam única:

DMLS Permite Designs Complexos

Uma vantagem principal do DMLS é a capacidade de manufaturar peças que não podem ser ou são muito caras para serem feitas usando técnicas de manufatura tradicionais. O potencial total do DMLS pode ser visto quando engenheiros projetam peças com geometrias complexas, como características de fixação integradas, canais longos e estreitos ou estruturas de malha. DMLS facilita montagens all-in-one que reduzem o número de peças, tempo de montagem e taxa de falhas combinando múltiplas peças em um único design.

Tempo de Turnaround Rápido

O processo convencional normal requer muito tempo para configurar a ferramenta antes da manufatura, o que envolve gabaritos e fixadores, enquanto no DMLS, a peça pode ser impressa sob demanda sem qualquer ramp-up ou ferramentaria, resultando em tempo de espera menor comparado a usinagem CNC. A combinação do tempo de espera reduzido e o processo de prototipagem eficiente reduz o tempo de turnaround. Esta é uma das maiores vantagens do DMLS.

DMLS Usa Componentes Leves e Duráveis

Peças manufaturadas de superligas como Inconel 718, AlSi10Mg e Cobalto-cromo, são conhecidas por serem leves comparadas a suas contrapartes usinadas convencionalmente. 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.

DMLS Permite Menos Desperdício

Pós de metal não tocados pelo laser podem ser reciclados e reutilizados. Reciclagem de pó também resulta em preços reduzidos. O desperdício produzido é significativamente menor comparado a um processo convencional como CNC onde muito desperdício é gerado na forma de cavacos produzidos como resultado de usinar um metal de acordo com um design requerido a partir de um bloco de metal e são muito difíceis de reciclar.

Considerações sobre Tecnologia DMLS

Além das vantagens do DMLS, existem algumas considerações. O maior concorrente do DMLS seriam as tecnologias de usinagem tradicionais como CNC.

DMLS Precisa de Estruturas de Suporte

Como DMLS pertence à categoria de fusão baseada em pó, estruturas de suporte são inevitáveis e precisam ser removidas no final com ajuda de pós-processamento. Durante pós-processamento, a peça de metal impressa é tratada similar a uma peça de metal bruta manufaturada convencionalmente e isso significa que a peça manufaturada por DMLS não está pronta para uso e precisa de algum trabalho.

Peças DMLS Têm Acabamento Superficial Granuloso

Superfícies impressas DMLS não serão tão lisas quanto superfícies com usinagem CNC, e não será tão fácil produzir as texturas superficiais desejadas. Se pós-processamento precisa ser feito para melhorar o acabamento e melhorar a estética, o custo também aumenta accordingly.

Produção em Série Cara de Peças DMLS

Produção em massa ainda é um fator decisivo enorme nas indústrias e é aqui que DMLS fica para trás comparado a técnicas tradicionais e a velocidade na qual uma impressora 3D pode montar um objeto não faz frente à linha de montagem convencional. Portanto, DMLS é principalmente recomendado para unidade a pequeno lote.

Seleção Limitada de Materiais

Geralmente, para impressão 3D em metal, a seleção de material 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.

Volume de Construção Limitado

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

Retração e Repetibilidade Limitada

Com DMLS é muito difícil produzir peças idênticas por causa do processo natural de retração. Por exemplo, uma peça impressa pela primeira vez e uma peça similar impressa pela 10ª vez terão pelo menos 2% de erro na direção vertical (direção Z), levando à retração. As mudanças dimensionais são causadas como resultado de uma combinação de três fontes: retração térmica, retração de sinterização e expansão decorrente da queda das partículas de metal durante a sinterização.

Serviços de Impressão 3D DMLS da Xometry

A Xometry Europe oferece serviço DMLS online, para projetos de impressão 3D sob demanda. Com uma rede de mais de 2.000 parceiros em toda a Europa, a Xometry pode entregar peças de impressão 3D DMLS em até 3-5 dias. Faça upload de seus arquivos CAD no Xometry Instant Quoting Engine para obter uma cotação instantânea com várias opções de manufatura disponíveis para impressão 3D DMLS.