Está chegando uma revolução na impressão 3D em metal

Uma empresa de Massachussetts, nos EUA, está se preparando para transformar os sistemas de fabricação com um sistema de impressão 3D em metal muito mais rápido, seguro e barato do que os sistemas existentes. A ideia é que esse sistema vá competir com os processos tradicionais de fabricação em massa.

Nós já estamos ouvindo há anos sobre a impressão 3D e como ela vai revolucionar a fabricação. Ainda assim, ela ainda está dando seus primeiros passos. Muitos estúdios de design e até mesmo usuários domésticos usam impressoras 3D de mesa, mas os únicos materiais de impressão acessíveis são plásticos ABS baratos. No outro lado do mercado, organizações como a NASA e a Boeing estão obtendo uso valioso da impressão de metal derretido por laser, mas esse é um processo muito lento e caro.

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A Desktop Metal, encabeçada por algumas das pessoas que deram a ideia da fabricação aditiva, processo industrial que começa com modelos 3D digitais, acredita que tem a tecnologia e a maquinaria para levar a impressão em 3D para o próximo nível.

100 vezes mais rápido

A Desktop Metal é uma startup focada na engenharia, cujos fundadores incluem vários professores do Instituto de Tecnologia de Massachussets (MIT), e Emanuel Sachs, que possui patentes em impressão 3D que remontam ao início do campo, em 1989.

A empresa arrecadou muito dinheiro nos últimos meses. Além de fundos de investimento, grandes empresas, como a Google, através do Google Ventures, uma espécie de departamento de investimento em startups da empresa, também estão investindo na Desktop Metal.

Não é à toa. Se a Desktop Metal cumprir suas promessas de que pode fazer impressão de metal confiável até 100 vezes mais rápida, com custos iniciais 10 vezes mais baratos e custos de materiais 20 vezes mais baratos do que as tecnologias a laser existentes, usando uma gama muito maior de ligas – essas máquinas podem ser o ponto de inflexão para a fabricação 3D em grande escala.

A empresa está apresentando dois sistemas: o sistema Studio, destinado a prototipagem de metal rápida e barata para grupos de engenharia, e um sistema de produção para fabricação em massa.

Praticidade e variedade

Cerca de 10 vezes mais baratas do que os sistemas de impressão 3D a laser equivalentes, as máquinas Studio da Desktop Metal também são mais práticas de se ter em um escritório. Sem pó de metal perigoso (e às vezes explosivo), ou lasers perigosos, é possível colocá-las praticamente em qualquer lugar sem precisar instalar ventilação ou fazer com que os trabalhadores usem respiradores.

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O sistema Studio parece muito mais com uma impressora de plástico ABS antiga comum do que qualquer outra máquina de impressão de metal. Além disso, possui uma manutenção muito baixa e não requer nenhum equipamento ou equipe de suporte especial.

Os metais estão em forma de barras, ligados a um agente de ligação de polímero e enviados em cartuchos. E há várias opções – basicamente tudo o que você pode usar em um sistema de moldagem por injeção de metal (MIM). Isso inclui aço cromoly, alumínio, cobre, bronze, uma gama de aços inoxidáveis, titânio e mais de 200 outras ligas.

A impressora 3D Studio imprime peças em camadas de metal ligadas. As peças então entram em um banho de descarte que remove uma boa porção do polímero de ligação e, em seguida, as peças entram em um forno de sinterização.

O forno é a parte especial no processo da Desktop Metal. Ele usa uma combinação de elementos de aquecimento regulares e aquecimento de microondas para levar a peça a uma temperatura logo abaixo do seu ponto de fusão, onde o agente de ligação é queimado e as partículas de metal se fundem com suas vizinhas para produzir um metal altamente denso.

O tempo e a temperatura são gerenciados automaticamente pelo sistema, dependendo do design e dos metais usados. As peças também encolhem até 15% durante o processo de debulhamento e sinterização – mas, novamente, isso é tudo gerenciado automaticamente pelo sistema. Tudo o que você precisa fazer é colocar o design final e tudo é feito automaticamente.

No final do processo de impressão 3D, você basicamente retira as seções de suporte com uma chave de fenda. Elas não são soldadas na peça, e em muitos casos podem ser quebrados manualmente.

Dependendo da natureza da peça, pode ser necessário fazer alguns acabamentos superficiais pós-impressão, mas efetivamente você fica com um protótipo produzido rapidamente e pronto para testar. E as peças são cerca de 99,8% densas, o que é muita coisa. Elas são mecanicamente muito duras.

O sistema Studio torna a prototipagem de metal rápida muito mais acessível do que nunca, usando uma enorme variedade de materiais baratos, seguros e facilmente manipuláveis, produzindo peças de alta qualidade que podem ser testadas adequadamente. Todo o sistema integrado e o software associado são vendidos por 120.000 dólares – um sistema a laser de impressão 3D equivalente custa mais de 1 milhão de dólares – e isso não leva em conta a segurança e o gerenciamento de materiais que os sistemas a laser requerem.

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Esse é um enorme passo em frente na prototipagem, e o sistema Studio começará a ser comercializado este ano. Mas o sistema de produção, que vai estrear em 2018, é onde a verdadeira revolução pode acontecer.

Fabricação em massa

O sistema de produção é construído para a velocidade, em um grau que nunca foi visto antes. Mais rápido do que usinagem, fundição, forjamento ou qualquer outra técnica, cada impressora de produção pode produzir até incríveis 500 centímetros cúbicos de peças complexas por hora. Isso é 100 vezes mais rápido do que uma alternativa baseada em laser, com zero ferramentas.

As impressoras de produção usam um processo diferente chamado Single Pass Jetting. Em vez de cartuchos de barras de metal ligadas, como as impressoras Studio, as máquinas de produção usam pó, que são ligados durante a impressão por gotas de uma solução de aglutinante. Eles usam pó MIM regulares, de baixo custo e facilmente disponíveis. Essa é outra grande vantagem sobre as máquinas a laser, que precisam de pós caros com tamanhos de partículas muito precisos. Os custos de materiais aqui serão até 20 vezes mais baixos.

Isso, combinado com a falta de ferramentas e custos de configuração de trabalho, pode trazer peças metálicas impressas 3D baratas o suficiente para competir com os processos de fabricação tradicionais pela primeira vez.

O resto do processo – de-ligação e sinterização – é muito parecido com o sistema Studio. A resolução de impressão é tão fina quanto 50 microns, aproximadamente a largura de um cabelo humano. E, embora nenhum preço final tenha sido dado ainda no sistema completo, cada impressora irá ser comercializada a cerca de 360 mil dólares.

Não é um exagero dizer que os sistemas da Desktop Metal são um grande salto. São ordens de magnitude mais rápidas do que as atuais. Eles usam materiais muito mais baratos que já existem em quantidades comerciais graças à moldagem por injeção de metal. E as próprias impressoras são muito mais baratas, também.

É seguro, simples e altamente automatizado, e é projetado para tornar a impressão 3D tão econômica quanto a fabricação tradicional. Esse pode ser o ponto de inflexão que abre a porta para elementos de design impressos em 3D em produtos de mercado de massa. [New Atlas]

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