Explore as 7 principais tecnologias de fabricação aditiva

A manufatura aditiva refere-se ao processo de criação de uma peça por meio da construção incremental por meio da adição de material. Esse material pode ser metal, cerâmica, plástico, fotopolímero ou até mesmo alimento! A ISO/ASTM categorizou todos os diferentes tipos de tecnologias de fabricação aditiva em sete categorias.

Este artigo descreverá como funciona cada um desses tipos de processos de fabricação aditiva, bem como seus usos, vantagens e diferenças.

1. Jateamento de encadernação

Peça em aço inoxidável fabricada pela Xometry via Binder jetting.

Binder Jetting é uma tecnologia de fabricação aditiva baseada em leito de pó que cria peças depositando seletivamente um agente de ligação em uma fina camada de material em pó. O processo começa quando a impressora estabelece uma camada uniforme de pó, normalmente plástico, metal, areia ou cerâmica, na plataforma de construção. Uma lâmina de repintura é usada para garantir que uma camada precisa de pó seja distribuída na plataforma de construção. Isso normalmente é feito pela lâmina do repintador, transferindo o material de um recipiente de armazenamento de pó próximo à área de impressão. O material no recipiente de armazenamento é levantado e a lâmina do repintador varre o pó do recipiente de armazenamento através da plataforma de construção na altura de camada necessária. Em seguida, uma cabeça de jato de tinta se move sobre o pó e distribui um agente aglutinante sobre o pó no formato da seção transversal da camada atual. Para peças plásticas coloridas, o agente aglutinante também contém um corante para criar peças multicoloridas.

A base de impressão então desce uma altura de camada. A lâmina de repintura distribui outra camada de pó sobre a anterior e o processo continua. Ao jatear metais, a peça deve ser sinterizada após a impressão para eliminar a porosidade e melhorar a resistência mecânica. Alternativamente, um pó metálico de baixa temperatura de fusão, como o bronze, pode ser misturado ao material primário. Quando a peça impressa é aquecida, o bronze derrete e preenche os espaços entre as partículas de pó da liga metálica primária.

A Tabela 1 abaixo mostra os materiais típicos, aplicações e vantagens do jateamento de ligante:

Tabela 1. Resumo de jateamento de ligante
Materiais Aplicativos Vantagens
Materiais

• Areia
• Plásticos (PMMA, ABS, PA, PC)
• Cerâmica
• Metal (aço inoxidável, ligas de titânio)

Aplicativos

• Moldes para fundição em areia
• Protótipos multicoloridos
• Peças de metal baratas quando comparadas a outros processos de impressão em metal

Vantagens

• Grandes volumes de compilação
• Peças multicoloridas
• Não é necessário suporte
• O pó não utilizado é reciclável
• Mais plásticos disponíveis

2. Fusão em Leito de Pó (PBF)

A fusão em leito de pó (PBF) refere-se a uma gama de tecnologias de fabricação aditiva que fundem pós usando uma fonte de energia concentrada de alta potência. A fonte de energia pode ser um laser (SLM ou DMLS) ou um feixe de elétrons (EBM). Pós metálicos e plásticos podem ser usados ​​com PBF. O processo funciona primeiro colocando uma fina camada de pó (geralmente pré-aquecido) na plataforma de construção. Isto é conseguido com uma lâmina repintadora para garantir a consistência da altura da camada. Um feixe de energia focado derrete então as partículas de pó para formar a atual camada transversal da peça. A plataforma de construção então desce uma camada. Outra camada de pó é adicionada e o processo se repete.

Feixes de energia de maior potência são necessários para metais, e uma atmosfera inerte é necessária para impressão DMLS e SLM. Para EBM, o volume de construção deve ser mantido sob vácuo. As máquinas PBF podem imprimir rapidamente, especialmente se forem usadas impressoras de feixe múltiplo. O EMB usa apenas um feixe, mas o feixe pode ser redirecionado com extrema rapidez, simulando assim a funcionalidade de múltiplos feixes.

A Tabela 2 abaixo mostra os materiais típicos, aplicações e vantagens da fusão em leito de pó:

Tabela 2. Resumo da fusão em leito de pó
Materiais Aplicativos Vantagens
Materiais

• Metal (alumínio, titânio, cobre, cromo-cobalto, etc.)
• Náilon
• Cerâmica

Aplicativos

Peças metálicas funcionais, como pás de turbinas, câmaras de combustão de motores de foguete e trocadores de calor

Vantagens

• O pó não utilizado pode ser reciclado
• Vasta variedade de opções de metal

3. Deposição dirigida de energia

A deposição de energia dirigida (DED) é um processo de material aditivo usado exclusivamente com metais. É frequentemente usado para reparar peças metálicas existentes. Esta capacidade de reparo é possível porque o DED pode imprimir em cinco eixos de movimento, ao contrário de outros processos de impressão, que são limitados a três. Uma impressora DED pode manobrar peças existentes com geometrias complexas.

Este tipo de manufatura aditiva não se limita a reparos, mas também pode imprimir peças novas. DED funciona direcionando um pó ou um fio de metal para o bocal de impressão. Um laser ou feixe de elétrons derrete o material e o funde com o material de base. Qualquer metal soldável pode ser fabricado ou reparado com DED. Tal como acontece com os processos de soldagem, é necessário um gás de proteção (feixe de laser) ou vácuo (feixe de elétrons) para a impressão DED. O gás cobrirá apenas a área que está sendo derretida ativamente pelo feixe. Alternativamente, todo o volume de construção pode ser saturado com um gás inerte, o que requer um volume de construção selado e hermético.

A Tabela 3 abaixo mostra os materiais típicos, aplicações e vantagens do DED:

Tabela 3. Resumo de Deposição de Energia Direcionada
Materiais Aplicativos Vantagens
Materiais

Metais (cromo-cobalto, titânio, Inconel, tântalo, nióbio, aços inoxidáveis)

Aplicativos

• Reparo de peças
• Componentes aeroespaciais avançados

Vantagens

• Pode imprimir peças grandes (1000 mm3)
• Pode reparar peças existentes
• Pode imprimir uma ampla variedade de metais e ligas

4. Jateamento de materiais

Uma peça colorida com acabamento polido e transparente, feita com o serviço PolyJet da Xometry.

O jato de material utiliza uma série de bicos de jato de tinta para depositar material em uma plataforma de construção, criando uma peça. Este processo requer o uso de fotopolímeros como matéria-prima. Funciona depositando primeiro uma camada de fotopolímero na plataforma de construção. Em seguida, uma fonte de luz UV se move sobre o fotopolímero para curá-lo. A plataforma de construção então desce e o processo é repetido.

Como a cura do material impresso por luz UV é parte integrante deste processo de fabricação aditiva, apenas plásticos, muitos dos quais são fotopolímeros, podem ser impressos por jateamento de material. Estruturas de suporte são necessárias para imprimir peças com sucesso por jateamento de material.

A Tabela 4 abaixo mostra os materiais típicos, aplicações e vantagens do jateamento de materiais:

Tabela 4. Resumo de Jateamento de Material
Materiais Aplicativos Vantagens
Materiais

• Resinas fotopoliméricas
• Materiais digitais (fotopolímeros compostos)
• Cera

Aplicativos

• Protótipos funcionais de produtos
• Modelos anatômicos coloridos

Vantagens

• Desperdício muito baixo
• São possíveis peças multimateriais e multicoloridas
• Processo de alta velocidade
• Alta resolução

5. Laminação de Folha

A laminação de folhas é um processo de fabricação aditiva em camadas que constrói peças empilhando e unindo folhas de material – em vez de depositar ou fundir pós ou líquidos. Pode ser usado com uma variedade de materiais, incluindo papel, folhas de polímero, compósitos e alguns metais. Embora o processo normalmente produza peças de baixa resolução, ele oferece alta velocidade de produção e baixo custo, tornando-o vantajoso para determinadas aplicações industriais e de prototipagem. 

O processo funciona estabelecendo sequencialmente folhas finas, cada uma cortada para corresponder à seção transversal da peça naquela camada. Estas folhas são então coladas à camada anterior utilizando várias técnicas dependendo do material. Em alguns sistemas, um laser ou faca corta a geometria da peça da chapa antes ou depois da colagem. O excesso de material ao redor da peça pode ser removido durante ou após a construção. 

As chapas metálicas são comumente coladas usando manufatura aditiva ultrassônica (UAM), que aplica vibrações ultrassônicas sob pressão para fundir as camadas metálicas sem derreter. As folhas de plástico são normalmente coladas por meio de calor e pressão, termicamente ou com adesivos. Compósitos (por exemplo, fibras de aramida, fibra de vidro ou camadas reforçadas com fibra de carbono) e papel são geralmente laminados usando adesivos e compressão. A laminação de folhas também é usada para criar peças com formato quase final, que podem ser posteriormente usinadas ou pós-processadas usando CNC ou outras técnicas subtrativas para obter tolerâncias e acabamentos superficiais mais rígidos.

A Tabela 5 abaixo mostra os materiais típicos, aplicações e vantagens da laminação de chapas:

Tabela 5. Resumo da laminação de folhas
Materiais Aplicativos Vantagens
Materiais

• Papel
• Cerâmica
• Compostos de fibra de carbono
• Metal (alumínio, cobre, aço inoxidável, titânio)

Aplicativos

• Protótipos coloridos
• Próximas peças em forma de rede

Vantagens

• Baixo custo
• Alta velocidade
• Partes coloridas

6. Extrusão de materiais

Close de uma peça impressa em FDM feita pela Xometry.

A extrusão de materiais é um dos tipos de manufatura aditiva mais conhecidos, principalmente devido à sua adoção pelo mercado consumidor. A extrusão de material é frequentemente referida como FDM (Fused Deposition Modeling) ou FFF (Fused Filament Fabrication). O processo funciona direcionando um filamento de plástico de um carretel de abastecimento, passando-o por uma câmara aquecida e, em seguida, saindo de um bocal de impressão. À medida que o material sai do bocal, ele é depositado na forma da seção transversal da peça atual na plataforma de construção. Quando uma camada é concluída, as cabeças de impressão sobem uma espessura de camada. O processo é repetido até que a peça esteja completa.

Os termoplásticos e os termoplásticos preenchidos são as matérias-primas mais típicas utilizadas com esta tecnologia. No entanto, materiais de pó metálico/matriz polimérica podem ser usados ​​para criar peças metálicas. Devem ser pós-processados ​​em forno para desenvolver suas propriedades mecânicas finais.

A Tabela 6 abaixo mostra os materiais típicos, aplicações e vantagens da extrusão de materiais:

Tabela 6. Resumo de Extrusão de Material
Materiais Aplicativos Vantagens
Materiais

• PLA
• ABS
• PC
• PETG
• Náilon
• ULTEM

Aplicativos

• Gabaritos de montagem
• Protótipos funcionais
• Componentes de baixo volume de produção

Vantagens

• Baixo custo
• Fácil de usar
• Termoplásticos reais

7. Fotopolimerização IVA

A fotopolimerização VAT é um processo de fabricação aditiva que cria peças curando seletivamente uma resina fotopolimérica líquida usando uma fonte de luz. As duas tecnologias principais nesta categoria são:

• SLA (estereolitografia) – usa um laser UV para traçar e solidificar a seção transversal da peça, camada por camada.
• DLP (Digital Light Processing) – usa um projetor digital para piscar uma camada inteira de uma vez, curando a resina simultaneamente em toda a camada.

Ambos os processos envolvem uma cuba de resina fotopolimérica líquida. A plataforma de construção começa logo abaixo da superfície da resina. No SLA, um feixe de laser percorre a superfície da resina para solidificar a forma desejada da camada atual. No DLP, um projetor de luz exibe toda a imagem da camada em uma única exposição. Depois que uma camada é curada, a plataforma de construção se move verticalmente (geralmente para cima), permitindo que a resina não curada flua por baixo da peça, e a próxima camada é curada em cima da anterior. Este processo continua até que a peça esteja totalmente formada. Como a peça emerge gradualmente da cuba, parece que a plataforma de construção está puxando o objeto para fora da resina líquida.

A Tabela 7 abaixo mostra os materiais típicos, aplicações e vantagens da fotopolimerização VAT:

Tabela 7. Resumo de Fotopolimerização IVA
Materiais Aplicativos Vantagens
Materiais

• PLA
• ABS
• PC
• PETG
• PA
• ABS preenchido com fibra de carbono
• ESPEQUE

Aplicativos

• Protótipos visuais/mock-up
• Modelos de joias para criação de moldes

Vantagens

• Alta velocidade
• Detalhes muito finos são possíveis

O que é manufatura aditiva?

A manufatura aditiva refere-se ao processo aditivo de criação de uma peça, construindo-a uma camada de cada vez. Isso contrasta com a fabricação subtrativa, que começa com um bloco sólido de material e remove qualquer excesso para criar uma peça. A usinagem CNC é um exemplo de manufatura subtrativa.

Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre fabricação aditiva.

A manufatura aditiva representa um ponto de inflexão na produção, com sete processos principais:jateamento de ligante, fusão em leito de pó, deposição de energia direcionada, jateamento de material, laminação de folhas, extrusão de material e fotopolimerização em cuba. Cada processo oferece seus próprios pontos fortes, seja em precisão, escala, velocidade ou versatilidade de material. O que se destaca é a mudança da remoção desnecessária de material para a criação controlada, camada por camada, abrindo possibilidades que vão desde o reparo de peças aeroespaciais vitais até a impressão de protótipos detalhados e componentes funcionais. A tecnologia apresenta-se não como uma solução única, mas como um conjunto de ferramentas, onde o processo adequado pode ser adaptado ao desafio certo, tornando a produção mais eficiente, adaptável e inovadora.

Perguntas frequentes sobre tipos de manufatura aditiva

Qual é o tipo de fabricação aditiva mais utilizado?

Os tipos de fabricação aditiva mais utilizados são:extrusão de material (FDM/FFF), laminação de folhas, polimerização VAT e fusão em leito de pó (PBF). É importante notar que o grau de adoção de cada tecnologia de fabricação aditiva varia dependendo da indústria em que é utilizada. Por exemplo, a indústria aeroespacial faz uso intenso de DED e fusão em leito de pó.

Qual organização categoriza os processos de fabricação aditiva?

ASTM International e ISO são conjuntamente responsáveis pela categorização dos processos de fabricação aditiva. ASTM e ISO criaram as sete categorias descritas neste artigo.

Como são classificados os processos de fabricação aditiva?

Os processos de fabricação aditiva são classificados na ISO/ASTM 52900, o padrão internacional que define os principais termos e categorias em AM. Ele organiza as tecnologias em sete tipos de processos, com base em como as camadas são formadas e os materiais são unidos. Essas categorias incluem métodos como extrusão de material, fotopolimerização em cuba e fusão em leito de pó, entre outros. Essa classificação ajuda a garantir a consistência entre setores e aplicações.

A impressão 3D é um exemplo de manufatura aditiva?

Sim, a impressão 3D é uma forma de manufatura aditiva. Na verdade, é o exemplo mais conhecido e comumente usado. O termo “impressão 3D” é frequentemente usado informalmente para se referir a todos os processos de fabricação aditiva, que envolvem a construção de objetos camada por camada a partir de modelos digitais.

Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre impressão 3D versus fabricação aditiva.

Resumo

Este artigo revisou 7 tipos diferentes de processos de fabricação aditiva e descreveu como eles funcionam, suas vantagens e desvantagens. Para saber mais sobre os diferentes tipos de fabricação aditiva e como cada um pode ser mais adequado à sua aplicação específica, entre em contato hoje mesmo com um especialista em Xometria.

A Xometry oferece uma ampla gama de recursos de fabricação, incluindo impressão 3D e serviços de valor agregado para todas as suas necessidades de prototipagem e produção. Acesse nosso site para saber mais ou solicitar um orçamento gratuito e sem compromisso.

Isenção de responsabilidade

O conteúdo que aparece nesta página é apenas para fins informativos. A Xometry não faz nenhuma representação ou garantia de qualquer tipo, expressa ou implícita, quanto à precisão, integridade ou validade das informações. Quaisquer parâmetros de desempenho, tolerâncias geométricas, características específicas de design, qualidade e tipos de materiais ou processos não devem ser inferidos para representar o que será entregue por fornecedores ou fabricantes terceirizados através da rede da Xometry. Os compradores que buscam cotações de peças são responsáveis ​​por definir os requisitos específicos dessas peças. Consulte nossos termos e condições para obter mais informações.



Dean McClements

Dean McClements é graduado em Engenharia Mecânica com mais de duas décadas de experiência na indústria de manufatura. Sua jornada profissional inclui funções significativas em empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace e Hyster-Yale, onde desenvolveu um profundo conhecimento de processos e inovações de engenharia.

Leia mais artigos de Dean McClements