Tecnologias Avançadas de Impressão 3D: Parte 2 – Explorando a Fabricação Camada a Camada

Parte Dois: Tecnologias de Impressão 3D

A impressão 3D — também conhecida como manufatura aditiva (AM) — oferece uma ampla gama de diferentes tecnologias de impressão. Embora existam diferenças significativas entre cada método, todas as técnicas de impressão 3D operam no mesmo princípio básico: tecnologias de manufatura aditiva constroem peças camada por camada ou por deposição ao longo de um caminho programado.

Com base no método de formação de camadas, a tecnologia de impressão 3D divide-se principalmente em sete categorias:

1. Extrusão de Metal

Um bico ou outro orifício dispensa seletivamente o material. Após a conclusão de uma camada, a plataforma de construção desce ou a cabeça de extrusão sobe, e a próxima camada é extrudada e aderida à camada anterior. Esta tecnologia lida principalmente com materiais como:

• Termoplásticos
• Metais eutéticos
• Cerâmicas
• Compósitos
• Argila de modelagem
• Argilas com enchimento metálico
• Concreto
• Alimentos
• Células vivas

Esta tecnologia inclui duas subcategorias: modelagem por deposição fundida (FDM) ou fabricação por filamento fundido (FFF). Os principais fornecedores incluem Stratasys, Arbur, Aleph Objects, Beijing Tiertime, MarkerBot Industries e Ultimaker. A tecnologia de extrusão de metal representa a maior base instalada de máquinas AM. O processo foi pioneirado pela Stratasys.

2. Jateamento de Material

Um ou mais cabeçotes de impressão a jato de tinta depositam pequenas gotas do material de construção enquanto se movem sobre o leito de pó. Como múltiplos cabeçotes podem ser usados, cada um pode imprimir materiais diferentes. Esta tecnologia também pode adotar uma tecnologia "direct-write", que atomiza materiais de impressão em nanoescala e os combina com um gás transportador inerte em um aerossol, e então projeta o aerossol sobre uma superfície.

Esta tecnologia trabalha com materiais como:

• Fotopolímeros
• Materiais semelhantes a cera
• Metais/não-metais
• Condutores
• Dielétricos

Os principais fornecedores incluem 3D Systems, Stratasys, Solidscape e Keyence. Esta tecnologia pode produzir padrões para microfusão.

3. Jateamento de Aglutinante

O jateamento de aglutinante deposita meticulosamente um agente aglutinante líquido usando bicos de cabeçote de impressão a jato para unir materiais em pó. Diferente do jateamento de material, o material dispensado pelo bico não é o material de construção bruto, mas sim um material aglutinante liquefeito depositado sobre um leito de pó para manter o pó na forma desejada.

Esta tecnologia trabalha com:

• Polímero acrílico
• Metal
• Areia
• Cerâmica

Os principais fornecedores incluem 3D Systems, ExOne Company, Voxeljet Technology GmbH, Microjet Technology, Digital Metal e HP. Este método pode ser usado para construir padrões de areia para o processo de fundição em areia.

4. Laminação de Folhas

A laminação de folhas une camadas de material em folha para realizar um design. Os materiais em folha podem ser papéis tratados com adesivo que formam um sólido semelhante a compensado quando laminados no objeto totalmente formado, ou folhas e fitas metálicas que criam peças metálicas. A laminação de folhas também é chamada de Fabricação de Objetos Laminados (LOM).

Os principais fornecedores incluem Helisys, Micro Technologies e Fabrisonic.

5. Fotopolimerização em Cuba

Fotopolímero líquido contido em uma cuba é curado seletivamente usando polimerização ativada por luz. Esta tecnologia só funciona com fotopolímeros. Existem dois tipos de tecnologias de fotopolimerização em cuba atualmente no mercado.

• Estereolitografia (SLA) usa um laser ultravioleta e espelhos de varredura X-Y montados em galvanômetros guiados por computador para curar a camada superior de fotopolímero líquido na cuba. Cada ponto tocado pelo laser é então curado. A SL foi o processo líder indiscutível nos primeiros anos da AM.

 

• A fotopolimerização em cuba expandiu-se para também incluir processamento de luz digital (DLP). Em vez de usar um laser como fonte de luz para cura, impressoras AM DLP possuem uma tela de projetor de luz digital para projetar e curar a imagem da camada inteira de uma vez.

Os principais fornecedores incluem 3D Systems, Envisiontec, DWS, Asiga e Rapid Shape, entre outros.

6. Fusão de Leito de Pó

Energia térmica funde seletivamente regiões de um leito de pó. A energia térmica derrete o material em pó, que então muda para fase sólida ao esfriar. A fonte de energia usada pode ser um laser ou um feixe de elétrons.

Este processo também é conhecido como:

• Sinterização a Laser
• Sinterização Direta a Laser de Metal
• Sinterização Seletiva a Laser
• Fusão por Feixe de Elétrons
• Fusão Seletiva a Laser

A tecnologia baseada em laser produz melhores acabamentos superficiais e detalhes mais finos do que configurações de feixe de elétrons. Feixes de elétrons são mais caros inicialmente, mas também são mais rápidos e produzem peças com níveis mais baixos de tensão residual.

A maioria dos sistemas de AM de metal emprega o processo de fusão de leito de pó. A EOS é um processo de AM de metal bem estabelecido com a maior base instalada. Processos de fusão de leito de pó de alta energia ameaçam tomar participação de mercado da indústria tradicional de microfusão, apesar do alto custo. Processos PBF podem produzir formas 3D complexas a partir de ligas que quase igualam as qualidades metalúrgicas de microfusões. SLM é o método AM mais maduro e comanda mais de 70% do mercado de impressão de metal.

Esta tecnologia trabalha com polímeros, metal e areia. Os principais fornecedores incluem 3D Systems, EOS, Arcam, SLM Solutions, Realizer, Concept Laser, Aconity3D, Proto Labs e mais.

7. Deposição de Energia Direcionada

Energia térmica é usada para fundir materiais enquanto o material está sendo depositado. Na maioria dos casos, um laser é a fonte de energia, e o material é um tipo de pó metálico. Um sistema de movimento de 4 ou 5 eixos é usado para posicionar a cabeça de deposição. Esta tecnologia só funciona com materiais metálicos, mas mais de um tipo de material metálico pode ser usado ao mesmo tempo.

Os principais fornecedores de tecnologia de Deposição de Energia Direcionada (DED) incluem Optomec, POM Group, BeAM, Trumpf, RPM e Innovations. DED também é conhecido como AM de Pó Soprado e Revestimento a Laser. É um método adequado para adicionar material a peças existentes, tornando-o ideal para reparo ou modificação de peças.

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