A extrusão de metal 3D é a próxima onda do aditivo?

A fabricação de extrusão de metal aditivo 3D está começando a se estabelecer no mercado. Com um preço mais convidativo do que outras tecnologias 3D, ele tem o potencial de agitar as coisas. Nós perfilamos vários jogadores importantes no espaço - e suas reivindicações à fama.

Com todas as notícias sobre impressão em metal 3D ultimamente, é provável que você esteja pelo menos interessado, se não estiver investigando ativamente as opções disponíveis. Os fabricantes estão usando tecnologias como sinterização direta a laser de metal e fusão por feixe de elétrons para imprimir tudo, desde bicos de combustível de motores a jato até próteses médicas, então por que sua loja não deseja aproveitar a tecnologia para protótipos, ferramentas e peças de produção de baixo volume?

Por um lado, as impressoras usadas para produzir essas peças e milhares de componentes metálicos semelhantes podem ser caros. Você pode calcular em US $ 500.000 ou mais para uma máquina de cama de pó baseada em laser, além do software, treinamento e equipamentos auxiliares para apoiá-la. O pó de metal necessário para construir algo geralmente é proprietário, assim como os lasers usados ​​para sinterizá-lo em produtos úteis.

Os novos garotos da extrusão de metal 3D no quarteirão

Não se desespere. Uma nova geração de impressoras de metal 3D entrou no mercado recentemente. Essas máquinas são muito mais baratas, relativamente fáceis de usar e produzem peças metálicas totalmente densas adequadas para aplicações de uso final. Existem várias tecnologias distintas com cerca de uma dúzia de fabricantes de equipamentos oferecendo suas próprias alternativas exclusivas aos sistemas tradicionais de leito de pó. Aqui estão alguns exemplos.

A manufatura aditiva 3D é viável apesar do hype? Leia "The Case for 3D Printing in Manufacturing" para saber mais.

Perfis de extrusão de metal 3D:Markforged, Desktop Metal, Digital Metal

A impressora Metal X da Markforged usa uma fabricação aditiva de difusão atômica proprietária, ou tecnologia “ADAM”, para imprimir peças de aço inoxidável 17-4 PH ou 303 com alumínio, Inconel, titânio e outros planejados.

A tecnologia funciona por extrusão de cilindros em forma de haste de metal em pó previamente misturado com um aglutinante de plástico através de um bocal para criar camadas de peças de 50 μm (0,002 pol.) de espessura. Quando concluída, a parte “verde” é enviada através de uma estação de lavagem para remover parte do material aglutinante e, em seguida, colocada em um forno que queima o aglutinante restante e funde as partículas de metal. Com um preço em torno de US$ 100.000 para um sistema completo, os custos de fabricação são supostamente até 10 vezes menores do que as tecnologias alternativas de aditivos de metal e até 100 vezes menores do que a usinagem.

Perfil de extrusão de metal 3D:Metal de mesa, Metal digital

A Desktop Metal oferece duas impressoras de metal 3D, o Studio System e o Production System. O Studio System é uma impressora “amigável para escritório” que emprega um processo de extrusão não muito diferente do usado pelo Markforged. Seu processo patenteado de deposição de metal encadernado imprime 17-4 PH, 316L, Inconel e outros pós semelhantes aos usados ​​na moldagem por injeção de metal de décadas, mas encadernados em uma mistura de polímeros. Espessuras de camada de 50 μm (0,002 pol.) e velocidades de construção de 16 cm³/h. (1 in³/hr.) são possíveis. Aqui, novamente, as peças são lavadas em uma estação de debind antes de serem sinterizadas em um forno a temperaturas de até 1400 graus C (ou 2552 F). O Desktop Metal também afirma ser 10 vezes mais barato do que as impressoras de metal 3D baseadas em laser.

Com velocidades de construção de até 8.200 cm ³ /h. (500 pol³/h), o sistema de produção da Desktop Metal é 100 vezes mais rápido do que as impressoras de metal a laser e é claramente projetado para produção em massa. Usando 32.000 jatos e um espalhador de pó bidirecional, sua tecnologia de jato de passagem única deposita milhões de gotas por segundo de fluido aglutinante em cada camada de pó. Também possui agentes anti-sinterização para facilitar a remoção posterior das estruturas de suporte. As partes “marrons” são então fundidas em um forno logo abaixo da temperatura de fusão do metal para produzir um produto totalmente denso.

Embora não esteja comercialmente disponível até 2019, o custo de aproximadamente US$ 400.000 do Sistema de Produção está se aproximando das impressoras de cama de pó a laser, mas diz-se que oferece um custo por peça comparável ao de fundições de metal - pelo menos até 100.000 peças.

Quer se aprofundar no aditivo 3D? Confira "Os desafios e soluções únicos na impressão 3D de metal".

Perfil de extrusão de metal 3D:Metal digital

A DM P2500 da Digital Metal é outra impressora de metal 3D que usa a tecnologia de jato de ligante. Como parte do Grupo Höganäs da Suécia, fornecedor líder de pós metálicos, a Digital Metal diz que suas máquinas produziram mais de 200.000 componentes impressos em 3D de alta qualidade para as indústrias aeroespacial, automotiva, médica e outras. Espessuras de camada de até 42 µm (0,0016 pol.) são possíveis, assim como a resolução de recursos de até 35 µm (0,0014 pol.). As velocidades de construção são próximas às do Studio System da Desktop Metal a 100 cm ³ /h. (6 pol³/hr.), embora se diga que o DM P2500 alcança detalhes extremamente finos e acabamentos de superfície de “grau médico”.

Existem muitos outros sistemas e tecnologias disponíveis. O fabricante de máquinas AM ExOne, por exemplo, oferece uma variedade de máquinas de jateamento de ligante e materiais que variam de bronze a tungstênio. A Vader Systems usa um campo eletromagnético para construir peças de metais liquefeitos. A fabricação aditiva de pellets da Pollen AM usa matéria-prima MIM que é até 5 vezes mais barata do que os sistemas à base de pó existentes.

Embora as impressoras de metal 3D baseadas em laser tenham seu lugar, essas alternativas oferecem várias vantagens:como não há estresse térmico como nos sistemas baseados em laser, as estruturas de suporte necessárias para manter as peças no lugar durante o processo de construção podem ser simplificadas ou mesmo eliminado. Isso permite que toda a câmara de construção seja preenchida, o que significa que centenas ou mesmo milhares de peças pequenas podem ser processadas em uma única operação autônoma.

As estruturas de suporte usadas geralmente são mais fáceis de remover, o que pode eliminar a necessidade de usinagem secundária ou operações de acabamento manual. Como os metais são os mesmos usados ​​com o MIM, as aprovações de supervisão aeroespacial e médica são muito mais fáceis de obter. Não há necessidade de gases de argônio ou nitrogênio, como ocorre com sistemas baseados em laser, nem há preocupações sobre um feixe de laser provocando uma explosão em uma atmosfera cheia de poeira de alumínio ou titânio.

Você já se aventurou em manufatura aditiva e impressão 3D? Como tem sido sua experiência?