Princípios e aplicações da impressão 3D em metal
Impressão 3D em metal, também conhecido como manufatura aditiva de metais, é um processo de empilhar materiais metálicos camada por camada para criar objetos reais por meio da tecnologia digital. Seu princípio básico é impulsionado por um projeto assistido por computador (CAD) modelo, e o pó metálico é derretido e solidificado camada por camada por meio de um feixe de laser de alta energia, feixe de elétrons ou fonte de calor para finalmente formar o produto desejado.
Classificação da tecnologia de impressão 3D de metais
1. Fusão seletiva a laser (Acima do nível do mar): O pó metálico é derretido seletivamente por um feixe de laser para formar o contorno da peça, e então empilhado camada por camada para finalmente obter uma peça metálica completa.
2. Jateamento de pó metálico (Jateamento de pó metálico): Pó metálico é pulverizado na bancada de trabalho, e o pó é derretido na forma desejada por calor ou laser, e então empilhada camada por camada para formar uma peça.
3. Fusão por feixe de elétrons (Fusão por feixe de elétrons, EBM): O pó metálico é derretido usando um feixe de elétrons de alta energia, que é adequado para a produção de peças metálicas de alto desempenho.
A tecnologia de impressão 3D em metal tem uma ampla gama de aplicações, Incluindo principalmente os seguintes aspectos:
1. Aeroespaço: Usado para fabricar peças de alto desempenho, como componentes de motores e peças estruturais aeroespaciais.
2. Fabricação automotiva: Usado para produzir peças automotivas, como peças de motor, Estruturas do chassi, etc.
3. Dispositivos médicos: Fabricar dispositivos médicos personalizados, como implantes dentários, Peças de reparo ortopédicas, etc.
4. Fabricação de joias: Produzir joias personalizadas e customizadas.
5. Área industrial: Usado para fabricar peças complexas, como moldes, Pás da turbina, e sistemas de tubulação.
Vantagens da impressão 3D em metal
1. Guardar materiais: Através da manufatura aditiva, apenas as partes necessárias são impressas, o que melhora muito a taxa de utilização do material. A taxa de utilização de materiais na manufatura aditiva pode atingir mais de 90% (O processamento tradicional pode ser menor que 50%)
2. Alta personalização: Pode produzir produtos personalizados que atendem a necessidades personalizadas, Adequado para pequenos lotes e necessidades personalizadas (como implantes médicos, Peças personalizadas para a indústria aeroespacial)
3. Alta eficiência de produção: Simplificar o processo de fabricação e reduzir o tempo de processamento.
4. Moldagem geométrica complexa: Pode fabricar canais de escoamento interno e estruturas topológicas leves que não podem ser alcançadas por processos tradicionais.
Materiais metálicos comuns
Liga de titânio (Ti-6Al-4V): Usado para biocompatibilidade e para requisitos de alta resistência e leveza.
Aço inoxidável (316L, 17-4PH): Resistente à corrosão, Adequado para peças industriais.
Liga de alumínio (AlSi10Mg): Peças estruturais leves.
Liga de alta temperatura à base de níquel (Inconel 718, 625): Resistência a altas temperaturas, Usado em motores de aeronaves.
Liga cobalto-cromo: Resistente ao desgaste, Adequado para implantes dentários e articulares.
Contudo, A impressão 3D em metal também enfrenta alguns desafios, como o alto custo, Requisitos técnicos rigorosos, e requisitos de pós-processamento. Além disso, peças metálicas impressas em 3D ainda precisam de verificação de longo prazo em termos de propriedades mecânicas e durabilidade.
Tendências futuras de desenvolvimento
1. Progresso tecnológico: Com o avanço contínuo da tecnologia, a precisão e velocidade da impressão 3D em metal serão ainda melhoradas.
2. Expansão de materiais: Mais materiais metálicos serão desenvolvidos e aplicados à impressão 3D para atender às necessidades de diferentes áreas.
3. Expansão das áreas de aplicação: A impressão 3D em metal vai penetrar em mais campos, como a construção, construção naval, etc.
4. Produção personalizada: À medida que a demanda dos consumidores por produtos personalizados aumenta, A impressão 3D em metal terá um papel maior na produção personalizada.
A tecnologia de impressão 3D em metal trouxe mudanças revolucionárias para a indústria de manufatura, com uma ampla gama de aplicações e enorme potencial. Com o avanço contínuo da tecnologia e redução de custos, A impressão 3D com metal terá um papel mais importante no futuro e promoverá o desenvolvimento sustentável da indústria manufatureira.
