Impressão 3D de metal

Recentemente fizemos uma demonstração de metalImpressão 3D, e nós completamos com muito sucesso, então o que é metalImpressão 3D? Quais são suas vantagens e desvantagens?

A impressão 3D em metal é uma tecnologia de manufatura aditiva que constrói objetos tridimensionais adicionando materiais metálicos camada por camada. Aqui está uma introdução detalhada à impressão 3D em metal:

Princípio técnico
Sinterização seletiva a laser (SLS): utiliza feixes de laser de alta energia para fundir e sinterizar seletivamente pós metálicos, aquecendo o material em pó a uma temperatura ligeiramente abaixo do seu ponto de fusão, de modo que as ligações metalúrgicas entre as partículas de pó sejam formadas, construindo assim o objeto camada por camada. No processo de impressão, uma camada uniforme de pó metálico é inicialmente aplicada na plataforma de impressão e, em seguida, o feixe de laser varre o pó de acordo com o formato da seção transversal do objeto, de modo que o pó varrido derreta e se solidifique. Após a conclusão de uma camada de impressão, a plataforma desce uma certa distância e, em seguida, espalha uma nova camada de pó, repetindo o processo acima até que todo o objeto seja impresso.
Fusão Seletiva a Laser (SLM): Semelhante ao SLS, mas com maior energia laser, o pó metálico pode ser completamente fundido para formar uma estrutura mais densa, obtendo-se maior densidade e melhores propriedades mecânicas, e a resistência e a precisão das peças metálicas impressas são maiores, próximas ou até superiores às das peças produzidas pelo processo de fabricação tradicional. É adequado para a fabricação de peças nos setores aeroespacial, de equipamentos médicos e outros que exigem alta precisão e desempenho.
Fusão por feixe de elétrons (MBE): O uso de feixes de elétrons como fonte de energia para fundir pós metálicos. O feixe de elétrons possui as características de alta densidade de energia e alta velocidade de varredura, o que pode fundir rapidamente pós metálicos e melhorar a eficiência da impressão. A impressão em ambiente de vácuo pode evitar a reação de materiais metálicos com o oxigênio durante o processo de impressão, o que é adequado para a impressão de ligas de titânio, ligas à base de níquel e outros materiais metálicos sensíveis ao teor de oxigênio, frequentemente utilizados na indústria aeroespacial, equipamentos médicos e outras áreas de alta tecnologia.
Extrusão de material metálico (ME): Método de fabricação baseado na extrusão de material, que consiste em extrudar o material metálico na forma de seda ou pasta através da cabeça de extrusão, aquecendo-o e curando-o simultaneamente, de modo a obter a moldagem por acumulação camada por camada. Comparado com a tecnologia de fusão a laser, o custo de investimento é menor, mais flexível e conveniente, sendo especialmente adequado para desenvolvimento inicial em ambientes de escritório e industriais.
Materiais comuns
Liga de titânio: tem as vantagens de alta resistência, baixa densidade, boa resistência à corrosão e biocompatibilidade, amplamente utilizada na indústria aeroespacial, equipamentos médicos, automotiva e outros campos, como lâminas de motores de aeronaves, articulações artificiais e fabricação de outras peças.
Aço inoxidável: tem boa resistência à corrosão, propriedades mecânicas e de processamento, custo relativamente baixo, é um dos materiais comumente usados ​​na impressão 3D de metal, pode ser usado para fabricar uma variedade de peças mecânicas, ferramentas, dispositivos médicos e assim por diante.
Liga de alumínio: baixa densidade, alta resistência, boa condutividade térmica, adequada para fabricação de peças com altos requisitos de peso, como bloco de cilindros de motores de automóveis, peças estruturais aeroespaciais, etc.
Liga à base de níquel: com excelente resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão e resistência à oxidação, é frequentemente usada na fabricação de componentes de alta temperatura, como motores de aeronaves e turbinas a gás.
vantagem
Alto grau de liberdade de design: a capacidade de conseguir a fabricação de formas e estruturas complexas, como estruturas treliçadas, estruturas topologicamente otimizadas, etc., que são difíceis ou impossíveis de conseguir em processos de fabricação tradicionais, proporciona maior espaço de inovação para o design do produto e pode produzir peças mais leves e de alto desempenho.
Reduza o número de peças: várias peças podem ser integradas em um todo, reduzindo o processo de conexão e montagem entre as peças, melhorando a eficiência da produção, reduzindo custos, mas também melhorando a confiabilidade e a estabilidade do produto.
Prototipagem rápida: pode produzir um protótipo de um produto em um curto espaço de tempo, acelerar o ciclo de desenvolvimento do produto, reduzir os custos de pesquisa e desenvolvimento e ajudar as empresas a levar os produtos ao mercado mais rapidamente.
Produção personalizada: De acordo com as necessidades individuais dos clientes, produtos exclusivos podem ser fabricados para atender aos requisitos especiais de diferentes clientes, adequados para implantes médicos, joias e outros campos personalizados.
Limitação
Má qualidade da superfície: A rugosidade da superfície das peças metálicas impressas é relativamente alta, e é necessário pós-tratamento, como retificação, polimento, jateamento de areia, etc., para melhorar o acabamento da superfície, aumentando o custo e o tempo de produção.
Defeitos internos: podem ocorrer defeitos internos como poros, partículas não fundidas e fusão incompleta durante o processo de impressão, que afetam as propriedades mecânicas das peças, principalmente na aplicação de alta carga e carga cíclica, sendo necessário reduzir a ocorrência de defeitos internos otimizando os parâmetros do processo de impressão e adotando métodos de pós-processamento adequados.
Limitações de material: embora os tipos de materiais de impressão 3D de metal disponíveis estejam aumentando, ainda há certas limitações de material em comparação com os métodos de fabricação tradicionais, e alguns materiais de metal de alto desempenho são mais difíceis de imprimir e o custo é mais alto.
Problemas de custo: O custo dos equipamentos e materiais de impressão 3D em metal é relativamente alto e a velocidade de impressão é lenta, o que não é tão econômico quanto os processos de fabricação tradicionais para produção em larga escala, sendo atualmente adequado principalmente para produção personalizada em pequenos lotes e áreas com alto desempenho do produto e requisitos de qualidade.
Complexidade técnica: a impressão 3D de metal envolve parâmetros de processo e controle de processo complexos, o que requer operadores profissionais e suporte técnico, além de alto nível técnico e experiência dos operadores.
Campo de aplicação
Aeroespacial: Usado para fabricar lâminas de motores aeronáuticos, discos de turbinas, estruturas de asas, peças de satélites, etc., o que pode reduzir o peso das peças, melhorar a eficiência de combustível, reduzir os custos de produção e garantir o alto desempenho e a confiabilidade das peças.
Automóvel: Fabricação de blocos de cilindros de motores de automóveis, carcaças de transmissão, peças estruturais leves, etc., para obter design leve de automóveis, melhorar a economia de combustível e o desempenho.
Médico: A produção de dispositivos médicos, articulações artificiais, órteses dentárias, dispositivos médicos implantáveis, etc., de acordo com as diferenças individuais da fabricação personalizada dos pacientes, melhora a adequação dos dispositivos médicos e os efeitos do tratamento.
Fabricação de moldes: A fabricação de moldes de injeção, moldes de fundição sob pressão, etc. encurta o ciclo de fabricação do molde, reduz custos, melhora a precisão e a complexidade do molde.
Eletrônicos: Fabricar radiadores, invólucros, placas de circuito de equipamentos eletrônicos, etc., para obter a fabricação integrada de estruturas complexas, melhorar o desempenho e o efeito de dissipação de calor dos equipamentos eletrônicos.
Joias: De acordo com a criatividade do designer e as necessidades do cliente, uma variedade de joias exclusivas podem ser fabricadas para melhorar a eficiência da produção e a personalização do produto.