Uma Revolução na Impressão 3D de Metal Usando Nova Tecnologia

A Impressão 3D de Metal é conhecida como Sinterização Direta a Laser de Metal e a Fusão Direta a Laser de Metal é uma inovação de camada adicional. Uma impressora 3D de metal possui uma barra de laser que amolece camadas de pó de metal de 20-60 micrômetros uma sobre a outra. Este metal em pó é espalhado sobre toda a forma e, em seguida, derretido seletivamente nas camadas abaixo. Este processo de camada aditiva permite que peças de metal sejam criadas a partir de uma cama de pó de metal. Este procedimento é semelhante a outras impressoras 3D baseadas em polímero que utilizam fusão de leito de pó.

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A Impressão 3D de Metal ocupa uma posição excepcional no desenvolvimento de produtos na atualidade. Ela considera a montagem imediata de peças complexas de uso final e incentiva a ferramentaria para tecnologias de fabricação convencionais, além de reduzir custos e prazos de entrega. Esta tecnologia é também conhecida como Sinterização Direta a Laser de Metal (DMLS) e Fusão Seletiva a Laser (SLM).

Uma Revolução na Impressão 3D de Metal

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Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Graz criaram um novo tipo de impressora 3D que utiliza LED em vez de fontes de laser para a fabricação aditiva de peças de metal. Esta tecnologia inovadora pode otimizar a impressão 3D de metal para utilização de pó de metal, tempo de produção, custos de dispositivos e trabalho de pós-processamento. A equipe também solicitou uma patente para sua Tecnologia de Impressão 3D de Metal.

A impressora 3D utiliza tecnologias como Fusão Seletiva a Laser ou Fusão por Feixe de Elétrons. O processo utiliza um pó de metal que é derretido e, em seguida, desenvolvido para formar um componente. O novo método é chamado de Fusão Seletiva Baseada em LED (SLEDM) e resolve dois problemas centrais com processos de fabricação baseados em leito de pó.

Esses problemas centrais incluem a produção demorada de segmentos metálicos de grande volume e o ajuste manual demorado. O SLEDM utiliza um feixe de LED superior que apresenta LEDs especialmente ajustados por profissionais de iluminação e prepara o sistema de lentes robusto que permite que o diâmetro do feixe de LED seja focado.

O sistema de lentes permite que o feixe de LED seja ajustado entre 0,05 e 20 mm durante o processo de fusão. O núcleo de LED ajustável permite que volumes maiores sejam derretidos por unidade de tempo sem a necessidade de estruturas internas de suporte. A ausência de estruturas internas de suporte reduz o tempo de produção de componentes e a produção de tecnologia de células de combustível ou médica em um fator de 20.

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O processo também implica que, ao contrário de outros sistemas de fusão de metal, o segmento é construído de cima para baixo, deixando o segmento exposto e reduzindo o pó necessário ao mínimo. O pós-processamento básico pode ser realizado durante o processo de impressão. Atualmente, implantes metálicos bioabsorvíveis estão sendo produzidos usando a impressora, por exemplo, você pode tratar ossos usando os parafusos feitos de ligas de magnésio. Esses implantes se dissolvem no corpo após a fratura se unir, eliminando a necessidade de uma segunda cirurgia para remover os parafusos.

Graças ao SLEDM, a produção de tais implantes seria possível para uso direto na sala de operações, uma vez que “uma luz LED é naturalmente menos perigosa para a operação do que uma fonte de laser potente,” diz Haas.

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Esta tecnologia é combinada com uma fábrica de produção recém-projetada que – ao contrário de outras fábricas de fusão de metal – adiciona o segmento de cima para baixo. O segmento é, portanto, exposto, a quantidade necessária de pó é reduzida ao mínimo e o pós-processamento necessário pode ser realizado durante o processo de impressão. “O retrabalho demorado, geralmente manual, que é necessário com os métodos atuais, como alisar superfícies ásperas e remover estruturas de suporte, não é mais necessário e economiza tempo valioso,” diz Haas.

A fusão seletiva baseada em LED (SLEDM) – ou seja, fusão focada de pó de metal utilizando fontes de luz LED de alta potência – é o nome da nova tecnologia que um grupo liderado por Franz Haas, chefe do Instituto de Engenharia de Produção da TU Graz, criou para a impressão 3D de metal e agora solicitou uma patente. A tecnologia é semelhante à fusão seletiva a laser (SLM) e à fusão por feixe de elétrons (EBM), nas quais o pó de metal é derretido usando um laser ou feixe de elétrons e incorporado em um segmento camada por camada. No entanto, o SLEDM resolve dois problemas centrais desses processos de fabricação baseados em leito de pó: a produção demorada de segmentos metálicos de grande volume e o pós-processamento manual demorado.

Planos Futuros e Campos de Aplicação

Um demonstrador do processo SLEDM está atualmente sendo considerado no K-Project CAMed da Universidade Médica de Graz, onde o primeiro laboratório de impressão 3D clínica foi inaugurado em outubro de 2019.

O foco subsequente está na mobilidade sustentável, especificamente na produção de peças, como placas bipolares para células de combustível ou segmentos para sistemas de bateria. “Queremos tornar a fabricação aditiva usando SLEDM economicamente viável para a e-mobilidade e posicionar o SLEDM neste campo de pesquisa em um estágio inicial,” diz Haas, que desenvolverá um protótipo atraente desta impressora 3D de metal — “feito pela TU Graz” — na próxima etapa de desenvolvimento: mais avanços no ambiente universitário.

O processo SLEDM foi desenvolvido no FoE “Mobilidade e Produção,” que é um dos cinco focos de pesquisa científica da Universidade de Tecnologia de Graz.

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