Impressão 3D em metal: as impressoras a laser e pó de metal que vimos no IMTS

Semana passada fui ao International Manufacturing Technology Show (IMTS) e foi incrível. É uma loja de brinquedos para maquinistas e mostra o que há de melhor em automação industrial. Mas uma das tendências mais legais que encontrei na feira são todas as técnicas usadas para impressão 3D em metal. A melhor parte é que muitas das enormes máquinas em exibição estão realmente funcionando!

Provavelmente é melhor se referir a isso como manufatura aditiva, porque os métodos reais podem ser significativamente diferentes da sua impressora 3D. Abaixo, você encontrará exemplos de três abordagens diferentes para esse processo. Tive uma ótima entrevista com uma empresa que faz impressão 3D real em metal usando uma entrega baseada em bocal, geralmente chamada de revestimento. Há um vídeo de demonstração de impressão de camada de pó usando lasers. E uma técnica que utiliza ligantes como etapa intermediária até a peça metálica final. Vamos dar uma olhada!

Foi ótimo encontrar Tim Bell, que estava exibindo esse enorme cone de motor a jato no estande da BeAM Machines. O próprio cone foi feito de aço inoxidável como a maneira mais rápida e econômica de produzi-lo. A isogrid foi impressa na superfície externa desse cone, uma estrutura que geralmente é usinada a partir de uma parte maior em um processo subtrativo.

O BeAM está usando uma abordagem baseada em bocais que transporta pó de metal em um fluxo de gás argônio. Ao sair pela ponta do bocal, um laser de alta potência funde o material. Tim mencionou que qualquer material que possa ser soldado a laser provavelmente pode ser usado neste processo. Isso inclui ligas de titânio, aço, ligas de níquel e ligas de cobalto. Eles também estão trabalhando em alumínio.

Adicionar a uma peça existente é muito legal, mas é claro que você também pode imprimir objetos inteiros como os mostrados aqui. Tim mencionou que imprimir um cone de motor a jato inteiro em INCONEL 625 (uma liga de níquel-cromo) teria sido proibitivamente caro.

A BeAM não tinha uma máquina instalada e funcionando no local, mas havia uma empresa demonstrando revestimento a laser, então vamos dar uma olhada nisso.

É incrível ver essas máquinas em ação no salão da feira. Aqui está uma máquina de revestimento a laser da OR Lasertechnology que demonstrou a construção de uma hélice em algumas barras. Gravei um vídeo que mostra o pó saindo do bocal antes do laser disparar. Uma vez que isso acontece, o giro do gabarito e o movimento linear do bico formam a espiral.

A máquina não era muito grande, mais ou menos do tamanho de uma geladeira. Você pode ver a aparência de uma haste acabada. Eu acredito que este foi polido para obter esse visual finalizado.

O estande da Toshiba não tinha uma máquina de revestimento a laser em exibição, mas eles trouxeram algumas peças de amostra. Aqui você pode ver como eles foram construídos e, em seguida, usinados de volta às tolerâncias.

Esta impressora Renishaw possui quatro lasers de 500 W. Sim, dois quilowatts de laser nesta máquina relativamente pequena! O vídeo que gravei mostra o balé a laser fundindo uma camada de pó de metal. No final, há um pórtico que coloca uma nova camada no lugar para a próxima iteração.

O manifold impresso em exibição é simplesmente fantástico. Eu não teria sido capaz de identificá-lo como impresso a laser. É de titânio e levou cerca de 40 horas para imprimir as duas partes que o compõem. As peças que saem desta máquina precisam ser jateadas para limpá-las – talvez seja por isso que não parecem impressas em 3D – e peças de titânio, como esta, precisam ser curadas a quente.

A Renishaw também exibiu um bot delta que eles construíram como um sistema de medição para verificar as especificações das peças. Ver a demonstração da resolução é impressionante e operar nessas escalas ilustra a necessidade de confirmar a precisão das peças que saem.

A 3D Systems tinha uma grande máquina de impressão direta de metal que é usada na tecnologia aeroespacial e médica. (Obtenha seu quadril personalizado aqui!) Não estava funcionando, mas dei uma ótima olhada na cama de impressão e uma explicação de como funciona.

A parte central da cama afunda na máquina à medida que cada camada é impressa e o pó é arrastado de ambos os lados. O laser é montado acima, apontando para baixo. As peças são impressas em uma jangada que adere à cama. Isso serve como gabarito para as etapas de pós-processamento, após as quais a peça é removida usando EDM.