Índice
Os metais são utilizados em quase todo o lado em muitos sectores industriais para uma grande variedade de fins. Para além da construção e do fabrico de veículos, os metais são também utilizados principalmente como
Processo de impressão 3D com metais
Sinterização direta de metais por laser
A sinterização direta de metais a laser (DMLS, também conhecida como LPBF – Laser Power Bed Fusion), que se baseia no processo de fusão em leito de pó, é um dos principais processos de impressão 3D com metais. Neste processo, o metal é apresentado como um pó e fundido localmente com uma precisão exacta por uma fonte de energia, normalmente um laser, para criar uma estrutura 3D.
No processo CLAD (soldadura por deposição a laser ou cladding, também conhecido como DED – dorect emergy deposition – process), é aplicado um pó metálico a partir de um bocal, num processo muito semelhante à cor de uma impressora real. No entanto, o pó é derretido diretamente com um laser na saída do bocal para que o metal líquido possa ser impresso diretamente.
Uma combinação de fabrico aditivo e processamento aditivo é o chamado processo de corte a frio ou pulverização de gás frio. Neste processo, partículas finas de metal são pressionadas através de um bocal fino a alta pressão com um gás de arrastamento (normalmente hélio), de modo a deformarem-se plasticamente quando atingem um substrato, formando uma camada que pode ser processada diretamente sem derreter. No entanto, este processo é raramente utilizado devido aos seus elevados custos.
Jato de aglutinante de metal
Existe também o jato de ligante metálico. Semelhante ao processo de leito de pó de plástico, o metal é misturado com um aglutinante e ligado para formar uma massa homogénea. A peça verde resultante é depois libertada do aglutinante através de processos térmicos, ou seja, por queima ou aquecimento a laser, e moldada na sua forma final.
Modelação por deposição fundida
À semelhança do processo dos plásticos, existe também a modelação por deposição fundida (FDM), em que um filamento metálico (normalmente feito de metais ou ligas de baixo ponto de fusão) é simplesmente aquecido até amolecer e depois aplicado em camadas através de um bocal.
O que todos estes processos têm em comum é o facto de não funcionarem com todos os metais. Os metais mais comuns para a impressão 3D metálica são o alumínio e as suas ligas, os aços e as ligas de ferro, bem como materiais como o gálio, o índio, o titânio, o cobalto ou o crómio.
Apesar dos custos comparativamente elevados, atualmente também se utilizam metais preciosos como o ouro e a prata. No entanto, a moldagem é um pouco mais difícil neste caso. Os metais pesados e os metais muito duros ou refractários são pouco ou nada utilizados.
Aplicações da impressão 3D metálica
As aplicações mais comuns da impressão 3D metálica são principalmente a criação de protótipos e a investigação e desenvolvimento, especialmente se forem produzidas apenas peças individuais e não em série. Neste caso, o fabrico de moldes para uma peça de trabalho fundida é frequentemente muito dispendioso e pode ser evitado de forma inteligente com a impressão 3D.
Os custos de energia economizados em comparação com uma peça moldada também não são insignificantes. O mesmo se aplica às poupanças de material, que se traduzem em matérias-primas metálicas frequentemente dispendiosas. Além disso, as vantagens da impressão 3D com metais são inegáveis, especialmente no caso de implantes personalizados na tecnologia médica ou de peças sobresselentes de máquinas especialmente adaptadas.
Ao contrário da impressão 3D de cerâmica ou de polímeros, nem todas as formas ou estruturas podem ser facilmente realizadas com sinterização de metais ou impressão a gás frio, uma vez que os diferentes metais têm zonas de fusão muito diferentes e, por conseguinte, nem sempre é possível aplicar misturas ou camadas específicas. No entanto, está atualmente a ser realizada mais investigação sobre estes métodos, a fim de abrir possibilidades de aplicação ainda mais flexíveis e diversificadas no futuro.
Vantagens da impressão 3D com metais:
- Não é necessária a construção de moldes
- Poupa nos custos de energia
- Poupança de matéria-prima metálica
- Possibilidade de produção personalizada de peças individuais
Análise térmica de metais impressos em 3D
- Por meio do DSC pontos de fusão e as transições de fase podem ser determinados e as ligas podem, assim, ser optimizadas para utilização na impressão 3D. ( Aplicação de aço ligado )
- Por meio de dilatometria é possível demonstrar o comportamento de expansão, a dureza e as transições de fase. ( Aplicação com ferro )
- A condutividade térmica e as propriedades de transporte de calor tanto dos produtos curados como dos pós e ligas podem ser facilmente caracterizadas utilizando os métodos THB e flash laser. ( Aplicação com cobre e alumínio )
As propriedades termoeléctricas, como a resistência eléctrica, a condutividade e o coeficiente de Seebeck, podem também ser determinadas com precisão utilizando métodos modernos de análise térmica. ( Aplicação com cobre )
