5 tipos de processos de impressão 3D em metal e os seus materiais

A impressão 3D em metal, ou fabrico aditivo, transformou os setores do fabrico e da prototipagem ao permitir produzir peças metálicas complexas e de alto desempenho. Ao contrário dos métodos tradicionais, que implicam a remoção de material, a impressão 3D em metal constrói as peças camada a camada, o que permite um maior nível de precisão e de liberdade de design. Com muitos processos diferentes de impressão 3D em metal disponíveis, as empresas podem hoje fabricar peças e componentes metálicos feitos à medida para setores que vão do aeroespacial ao automóvel. Neste artigo, analisamos cinco tipos comuns de processos de impressão 3D em metal, juntamente com os materiais utilizados em cada um.

1. Fusão seletiva por laser (SLM)

A fusão seletiva por laser é um dos métodos mais populares na categoria da impressão 3D em metal. Consiste na fusão de pó metálico por um laser de alta potência para produzir a peça final camada a camada. A SLM oferece peças muito detalhadas, de grande resistência e com um desempenho mecânico impressionante.

Materiais: com a SLM utilizam-se habitualmente muitos metais, como ligas de titânio, aço inoxidável, alumínio e Inconel. Estes pós metálicos combinam uma excelente relação resistência/peso com resistência a altas temperaturas, o que os torna ideais para os setores aeroespacial e automóvel.

A SLM é especialmente indicada para a impressão 3D em metal à medida, porque permite produzir geometrias complexas que seriam demasiado difíceis, ou mesmo impossíveis, de obter com técnicas de fabrico convencionais. Assim, se precisa de peças específicas, a SLM é uma solução atrativa, pois minimiza os custos de ferramentas e reduz o tempo de colocação dos produtos no mercado.

2. Fusão por feixe de eletrões (EBM)

A EBM, ou fusão por feixe de eletrões, é um método de fusão em leito de pó semelhante à SLM, no qual se utiliza um feixe de eletrões em vez de um laser para fundir o pó metálico. Este processo é aplicado sobretudo na produção de peças para os setores aeroespacial, médico e da defesa, uma vez que permite fabricar peças densas e de alto desempenho.

Materiais: a EBM é normalmente utilizada com ligas de titânio, como o Ti-6Al-4V, preferidas pela sua resistência, baixo peso e biocompatibilidade. Por isso, pode ser particularmente útil na maquinação à medida de peças em que o titânio é necessário pelas suas propriedades especiais. As peças produzidas por feixe de eletrões apresentam uma forma de elevada densidade e isenta de oxidação, com maior resistência, porque o feixe de eletrões de alta energia trabalha em vácuo. Outra vantagem do fabrico por EBM é a menor tensão residual, um fator fundamental na indústria pesada.

3. Deposição direta de energia (DED)

Suporte em Y metálico, impressão 3D da Norck

A deposição direta de energia (DED) designa uma forma de impressão 3D em metal em que o material metálico de alimentação é fundido sobre um substrato através de uma fonte de energia concentrada, como um laser ou um feixe de eletrões. Este processo é considerado extremamente flexível, pelo que as peças podem ser altamente personalizadas, reparadas ou modificadas.

Materiais: a DED permite processar vários materiais, incluindo aços inoxidáveis, ligas de titânio, Inconel e ligas de cobalto-crómio. Estes materiais são habitualmente escolhidos pela sua resistência à corrosão e ao calor e pelas suas propriedades mecânicas.

Além disso, a DED é muitas vezes utilizada na maquinação à medida, uma vez que acrescenta material a componentes existentes para reparações e/ou modificações de design, evitando a necessidade de os fabricar de novo por completo.

Lâminas circulares de corte longitudinal

4. Binder jetting

O binder jetting é um processo de impressão 3D em metal em que um aglutinante líquido é depositado seletivamente sobre pó metálico para criar uma peça. Depois de a peça estar totalmente impressa, é colocada num forno para sinterização, de modo que as partículas metálicas se fundam e formem uma estrutura sólida. É geralmente utilizado em séries de produção pequenas a médias.

Materiais: alguns dos materiais mais comuns no binder jetting são o aço inoxidável, o cobre e o aço para ferramentas, e a escolha do material é muitas vezes determinada pela necessidade de componentes menos solicitados, mas resistentes e duráveis sob cargas elevadas.

Por exemplo, uma das vantagens do binder jetting nos serviços de impressão 3D em metal é a capacidade de imprimir peças com geometrias complexas. Isto evita aos setores industriais a complicação de mandar fabricar peças à medida para pequenas séries de protótipos ou baixos volumes de produção.

5. Extrusão de metal (modelação por deposição fundida para metal)

A extrusão de metal, ou modelação por deposição fundida (FDM) de metal, é igual à FDM de plástico convencional, exceto que, em vez de filamentos termoplásticos, se utilizam filamentos metálicos. Estes filamentos são uma mistura de pós metálicos e agentes aglutinantes e são extrudidos através de um bico aquecido, camada a camada, para dar origem à peça pretendida.

Materiais: a extrusão de metal pode ser realizada com diferentes materiais, como aço inoxidável, bronze e alumínio. Os materiais representam muitas vezes um compromisso entre os requisitos da peça (resistência, ductilidade e custo). Este método é comum na impressão 3D em metal à medida para produção em pequenas séries ou para peças destinadas a pós-processamento. A extrusão de metal permite também produção em grande escala, o que a torna uma opção flexível para empresas que prestam serviços de impressão 3D em metal.

Conclusão

Embora SLM, EBM, DED, binder jetting e extrusão de metal processem metais para aplicações 3D, cada um tem as suas vantagens próprias, em função das propriedades do material, da complexidade das peças e das aplicações finais. Se pretende produzir peças maquinadas à medida para aplicações nos setores aeroespacial, automóvel ou médico, a impressão 3D em metal permite hoje alcançar a flexibilidade e a elevada precisão que se esperam do fabrico moderno. Contacte-nos para encontrar o método de impressão 3D e o material adequados para fabricar peças de alto desempenho para as suas aplicações específicas.