Os 4 principais materiais metálicos para impressão 3D de alto desempenho

1. Aço inoxidável

O aço inoxidável é amplamente conhecido por sua capacidade de resistir à corrosão, alta resistência e excelente aparência estética. As peças impressas em aço inoxidável podem ter resistência igual ou até maior do que as peças criadas com métodos de fabricação tradicionais. A resistência, dureza e outras propriedades do aço inoxidável impresso em 3D dependem principalmente da tecnologia específica usada para imprimir a peça. 

As peças impressas em aço inoxidável encontraram aplicação em muitos setores, incluindo aeroespacial, automotivo, hardware militar e médico. Em comparação com outros materiais metálicos de impressão 3D, as peças de aço inoxidável podem ser feitas com superfícies mais lisas devido à adição de cromo.

O pó de aço inoxidável usado para impressão 3D vem em uma variedade de classes e ligas, incluindo 316L, 304L, 630, 410, 420, 254, 17-4 PH, 15-5PH, PH1 e GP1. Destes, 316L é o tipo mais comumente usado na impressão 3D de metal. Tem uma composição de 66-70% de ferro reforçada com 16-18% de cromo, 11-14% de níquel, 2-3% de molibdênio e menos de 0,03% de carbono. Este material de impressão 3D é conhecido pela sua ductilidade e boa resistência à corrosão. 

2. Aços para ferramentas

Os aços para ferramentas são uma família de ligas à base de ferro contendo níveis relativamente altos de carbono, que formam carbonetos com outros elementos de liga, incluindo tungstênio, cromo, vanádio e molibdênio. Os aços para ferramentas oferecem uma excelente combinação de resistência a altas temperaturas, dureza e resistência ao desgaste. Esses aços são comumente aplicados na produção de moldes, carimbos e ferramentas de corte em diversos setores. As ferramentas são usadas para fabricar geometrias que são usadas em outros processos de fabricação de produtos, incluindo extrusão, corte, fundição, moldagem por injeção, estampagem e montagem de componentes. As seguintes opções de aço para ferramentas estão disponíveis para impressão 3D de metal – D2, M2, H13, H11, MS1 e 1.2709.

3. Titânio

O titânio é o metal mais utilizado na indústria de manufatura aditiva. É amplamente utilizado nas indústrias médica, aeroespacial, automotiva e eletrônica, entre outras. O titânio e suas ligas possuem alta resistência mecânica. Eles também oferecem melhor resistência à corrosão do que o aço inoxidável.

As seguintes opções de materiais de titânio estão disponíveis para impressão 3D de metal:Ti-6Al-4V, Beta 21S, Cp-Ti (titânio comercialmente puro) e TA15. 

O que é impressão 3D de metal?

A impressão 3D de metal é um método de criação de peças ou produtos metálicos que adapta os princípios e métodos gerais dos métodos de fabricação aditiva e os aplica a metais em pó. A impressão 3D sempre envolve a construção de uma peça usando pó ou fio de filamento, camada por camada, sob controle do computador.

Existem várias maneiras de unir as sucessivas camadas de pó metálico para formar a forma final. Eles podem ser derretidos por um laser ou feixe de elétrons, pulverizados com um agente de ligação (jateamento de ligante) ou impressos diretamente como gotículas fundidas aquecidas a partir de filamentos de metal usando impressoras de Deposição de Energia Direta (DED) ou Modelagem de Deposição Fundida (FDM).

Quais metais você pode imprimir em 3D?

A impressão 3D de metal pode ser realizada usando uma ampla variedade de pós metálicos. Estes incluem, mas não estão limitados a, aço, alumínio, aço inoxidável, cobre, cobalto, tungstênio, titânio e ligas à base de níquel. Metais preciosos como platina, ouro, paládio e prata também podem ser usados ​​na impressão 3D.  

Como funciona a impressão 3D em metal? 

Os princípios de funcionamento de um método de impressão 3D de metal dependem do material utilizado, seja pó, filamento ou fio. Destas três opções, a impressão com pó é o método mais comum. 

Com a impressão 3D de metal em pó, o pó metálico da primeira camada é espalhado pelo revestidor de pó, ou repintador, no chão da plataforma de construção. Um laser de alta potência ou feixe de elétrons é então usado para unir seletivamente o material enquanto ele varre o pó. Isso cria uma camada sólida do objeto. A plataforma é então deslocada para baixo em 50-200 mícrons enquanto outra camada uniforme de pó metálico é distribuída sobre a camada anterior e o processo é repetido. 

Os fios de metal, por outro lado, são a matéria-prima mais acessível para impressão 3D de metal. O fio é derretido com um arco de plasma, laser ou feixe de elétrons. A Deposição Direta de Energia (DED) é um exemplo de método de impressão 3D que utiliza fios metálicos para produzir peças. É usado principalmente para reparos ou para adicionar recursos a peças metálicas existentes.

Os filamentos metálicos são apenas finos fios de plástico impregnados com partículas metálicas. Essa escolha de matéria-prima faz sentido ao usar impressoras Fused Deposition Modeling (FDM). O FDM funciona extrudando o filamento aquecido através de um bico na plataforma de construção para criar uma peça. Após a impressão, a peça é colocada em uma estação de desligação para derreter o plástico usando um solvente e depois enviada para um forno de sinterização para fundir as partículas metálicas em uma peça de metal sólido. 

Como selecionar os melhores materiais para impressão 3D de metal 

Para selecionar os melhores materiais de impressão 3D metálicos para o seu projeto, siga as etapas abaixo:

1. Defina os requisitos de desempenho da peça a ser produzida. Os requisitos podem incluir tanto as condições ambientais às quais a peça será exposta, como também as tensões mecânicas esperadas no estado operacional.
2. Compare os requisitos de desempenho com as especificações do material. Isto significa verificar as propriedades do material para garantir que ele satisfaça os requisitos de uso final e as condições operacionais. Por exemplo, você precisa de um material com boa resistência mecânica ou boa resistência à corrosão?
3. Escolha o material que melhor se adapta ao desempenho e aos requisitos de peças esperados, para que proporcione uma operação confiável e uma boa vida útil.

Resumo

O artigo revisou os quatro (4) melhores materiais para uso na impressão 3D de peças e produtos metálicos. Para saber mais sobre materiais metálicos de impressão 3D e se eles são aplicáveis ​​ao seu projeto, entre em contato com um representante da Xometry.

A Xometry oferece uma ampla gama de recursos de fabricação, incluindo impressão 3D e outros 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.

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1. Inconel® é uma marca registrada da divisão Huntington Alloys da Special Metals Corp., Huntington, WV.

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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.

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