Explorando os Principais Métodos de Manufatura Aditiva

No passado, empresas de manufatura usavam processos subtrativos como moldes, corte e perfuração para criar produtos. Embora remover material de um todo maior tenha funcionado bem antes, processos modernos de manufatura aditiva estão rapidamente os substituindo. Segundo previsões, a indústria de manufatura aditiva deve crescer para US$ 23 bilhões até 2022.

A manufatura aditiva é o processo controlado por computador de construir um objeto 3D compilando camada sobre camada de material, tipicamente pó cerâmico ou metálico, em uma plataforma de construção até que o produto final seja finalizado. As camadas são endurecidas usando calor, um agente de cura ou lasers.

Como este método é aditivo, há menos desperdício do que com a manufatura subtrativa e, portanto, custos mais baixos.

Existem prós e contras para cada um dos sete principais tipos de manufatura aditiva. É essencial conhecer as diferenças para que você possa escolher o método adequado para seu negócio.

Aqui estão os principais tipos de manufatura aditiva para impulsionar as capacidades de manufatura do seu negócio.

Tipos de Processos de Manufatura Aditiva

1. Jateamento de Aglutinante (Binder Jetting)

O jateamento de aglutinante, também conhecido como jateamento de material ou impressão a jato de tinta de pó, está entre os tipos mais comuns de manufatura aditiva.

Este método funciona de forma semelhante à sua impressora de escritório comum, exceto que imprime objetos tridimensionais. Em vez de jatear tinta em uma página, o jateamento de aglutinante jateia adesivo em um material em pó. A cabeça de impressão se move horizontal e verticalmente, depositando uma nova camada de material de construção a cada passagem.

É possível fabricar objetos com jateamento de aglutinante usando uma variedade de materiais, incluindo:

• Pó de gesso (giz)
• Plásticos
• Cerâmicas
• Metal
• Vidro
• Areia

O jateamento de aglutinante é um dos processos de manufatura aditiva mais acessíveis devido ao seu custo de entrada relativamente baixo e à natureza barata de seus materiais. Também pode criar objetos mais rápido do que a maioria dos outros processos de manufatura aditiva — e em cores completas.

Embora venha com muitos benefícios, produtos de jateamento de aglutinante tendem a ser frágeis e requerem pós-processamento, incluindo limpeza e endurecimento, que podem ser tediosos e demorados.

2. Deposição de Energia Direcionada (DED)

A deposição de energia direcionada (DED) utiliza princípios de soldagem para criar objetos tridimensionais. O material — tipicamente fio ou pó metálico — é derretido por uma fonte de energia focalizada como laser ou feixe de elétrons. O material líquido é então despejado precisamente na plataforma de construção, onde endurece rapidamente, formando uma camada. Este processo se repete até que o objeto termine de ser impresso.

Um dos benefícios significativos do DED é que ele pode ser usado para mais do que apenas criação de itens; também pode reparar e adicionar material a peças ou pré-formas existentes. Além disso, pode utilizar múltiplos materiais em um único processo de impressão.

3. Extrusão de Material

A extrusão de material funciona de forma semelhante a uma pistola de cola quente. O material alimenta a impressora a partir de uma bobina. A ponta do bico aquece e derrete o material. O material líquido é então colocado camada por camada na plataforma de construção, onde pode esfriar e solidificar, formando o objeto.

Muitas empresas, e até usuários recreativos, apreciam a extrusão de material devido ao seu equipamento e materiais de baixo custo.

Embora este método seja o mais barato de manufatura aditiva, a extrusão de material não está isenta de limitações. Como os elementos de aquecimento não são potentes o suficiente para derreter materiais de alta densidade como metal, você está limitado a usar apenas polímeros plásticos — que podem não ser duráveis o suficiente para algumas aplicações, como ferramentas e fixações.

4. Fusão de Leito de Pó (PBF)

A fusão de leito de pó, também conhecida como fusão por feixe de elétrons (EBM), começa com um grande leito de material em pó, tipicamente plástico, metal, areia ou pós cerâmicos misturados com areia.

O pó é fundido seletivamente usando um laser ou feixe de elétrons. Uma vez que uma camada de material é fundida, a área de trabalho desce e a nova camada é construída em cima usando o mesmo processo.

Com PBF, há um alto nível de complexidade nos objetos, tornando-os mais fortes do que objetos criados por alguns outros tipos de manufatura aditiva. Como requer um leito de pó, é difícil manter um ambiente de trabalho limpo. Este método não é a melhor opção para espaços apertados que não estão configurados para lidar com materiais em pó.

Interessado em aprender mais sobre manufatura aditiva? Confira estes outros tópicos do blog: O Processo de Manufatura Aditiva Impressão 3D para Manufatura Aditiva - O Que Você Precisa Saber

5. Laminação de Folhas

A laminação de folhas, também conhecida como manufatura aditiva ultrassônica (UAM) ou manufatura de objetos laminados (LOM) — é um processo de manufatura aditiva que empilha folhas finas de material e as une através de soldagem ultrassônica, colagem ou brasagem. À medida que as camadas se empilham, o objeto toma forma.

Uma vez que todas as camadas são empilhadas e laminadas, uma máquina CNC ou cortador a laser remove o material excedente, criando a forma final do objeto.

Como funciona em múltiplas camadas, a laminação de folhas permite que fabricantes usem vários materiais em camadas, imprimam em cores completas e a um custo muito menor do que alguns outros processos de manufatura aditiva.

Embora a laminação de folhas seja relativamente barata, ela requer algum pós-processamento, que pode ser tedioso e demorado. Você também está limitado a materiais que podem vir em folhas, como papel, plástico e metal. Como os objetos precisam ser aparados após a laminação, algum desperdício está envolvido neste processo de manufatura aditiva.

6. Polimerização em Cava (Vat Polymerization)

A polimerização em cava é semelhante à fusão de leito de pó, exceto que, em vez de um leito de pó, usa uma cava de resina fotopolimerizável, que é endurecida em camadas por um laser ultravioleta. Uma vez que uma camada está completa, mais resina é adicionada e a próxima camada é construída. Este processo continua até que o objeto esteja completo.

Embora a resina possa ser bastante cara, a polimerização em cava pode construir objetos rapidamente enquanto fornece um alto nível de precisão e um bom acabamento.

Apesar de seus benefícios, fabricantes de polimerização em cava são limitados a usar materiais de fotorresina e são obrigados a realizar um nível substancial de pós-processamento. Os objetos impressos precisam ser removidos da resina e limpos antes de estarem prontos para uso.

7. Jateamento de Material (Material Jetting)

Semelhante ao jateamento de aglutinante, o jateamento de material camadas de material para construir um objeto. No entanto, em vez de camadas de adesivo em um leito de pó, o jateamento de material derrete materiais semelhantes a cera e deposita gotas precisamente na plataforma de construção. À medida que as camadas se acumulam, o objeto toma forma.

Muitos fabricantes utilizam jateamento de material porque é relativamente barato e fornece precisão excepcional com acabamentos de superfície de alta qualidade. Infelizmente, o jateamento de material é limitado a usar apenas materiais semelhantes a cera, que podem ser frágeis. Também leva mais tempo para construir objetos porque constrói uma gota de cada vez.

Qual Tipo de Manufatura Aditiva é Ideal para Você?

Antes de selecionar um método de manufatura aditiva, é importante pensar no que você precisa do seu projeto. Você está procurando uma opção mais econômica ou precisa usar materiais de construção mais fortes? Seja qual for sua necessidade, há um processo de manufatura aditiva para beneficiar sua produção.

Não importa qual tipo de manufatura aditiva você escolha, é essencial começar com um bom modelo digital 3D. Nossos especialistas da Spatial têm mais de 35 anos de experiência em modelagem 3D e ajudaram inúmeras empresas a projetar, testar e levar seus produtos ao mercado.

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