Impressora 3D multimetal
Um grupo de estudantes do Instituto Federal de Tecnologia (ETH) de Zurique, na Suíça, desenvolveu uma impressora 3D de metal multimaterial de alta velocidade.
É uma máquina de fusão a laser em leito fluidizado que gira os bicos de deposição do pó metálico e do fluxo de gás durante a impressão, o que significa que ela pode processar diversos metais simultaneamente e sem tempo ocioso.
A máquina tem potencial para mudar de modo fundamental a impressão 3D de peças metálicas, resultando em reduções significativas no tempo e no custo de produção, incluindo de peças de alto custo e alto rendimento necessárias para as aplicações aeroespaciais – a invenção é fruto do esforço da equipe para fabricar melhores motores de foguete para a Iniciativa Espacial Acadêmica Suíça, que está construindo seus próprios foguetes.
Para suportar o calor e a pressão intensos durante o lançamento, os bocais dos motores dos foguetes devem idealmente ser feitos de múltiplos metais. Por exemplo, seu interior pode ser feito de cobre condutor de calor com canais de resfriamento integrados e seu exterior de uma liga de níquel resistente ao calor.
“Para equipes pequenas como a nossa, composta por estudantes de foguetes, esse tipo de tecnologia multimaterial tem sido, até agora, muito complexa e cara, tornando-a inacessível,” contou o professor Michael Tucker, orientador dos estudantes.Tecnologias ópticas
Impressão 3D rotacional
O coração da nova máquina é uma plataforma rotativa que possibilita um processo de impressão de alta velocidade. Ao contrário das máquinas convencionais de fusão a laser em leito de pó retilíneo, onde uma nova camada de pó precisa ser aplicada após a fusão de cada camada anterior, a nova impressora funciona ininterruptamente graças à sua plataforma rotativa.
Isso significa que o pó é aplicado e já imediatamente fundido pelo laser, o que aumenta significativamente a produtividade. Consequentemente, o tempo de fabricação de componentes cilíndricos é reduzido em mais de dois terços.
“Este processo é ideal para bocais de foguetes, motores rotativos e muitos outros componentes da indústria aeroespacial,” disse Tucker. “Eles geralmente têm um grande diâmetro, mas paredes muito finas. Embora a máquina também seja capaz de produzir peças não axissimétricas ou mesmo conjuntos de peças, o método de rotação é particularmente eficaz para produzir com precisão essa geometria.”
Sem desperdício
A nova máquina também apresenta ganhos de eficiência e custo.
A impressora 3D rotativa consegue processar dois metais diferentes em uma única operação. Os sistemas convencionais exigem várias etapas e uma quantidade muito maior de pó metálico. Como a separação e a recuperação do pó misturado ainda representam um desafio, grande parte desse pó acaba virando rejeito. O novo método deposita o material apenas onde ele é realmente necessário dentro do componente, reduzindo assim o desperdício.
Além da aplicação concreta para fazer os motores-foguete para a equipe e para a indústria aeroespacial em geral, os pesquisadores vislumbram aplicações potenciais em outros setores, como aeronaves e turbinas a gás, e para motores elétricos, onde geometrias em forma de anel são a norma.
Bibliografia:
Artigo: Design and analyses of powder deposition, gas flow, and productivity for a rotary laser powder bed fusion system.
Autores: Markus Bambach, Michael Robert Tucker
Revista: CIRP Annals
Vol.: 74, Issue 1, Pages 315-319
DOI: 10.1016/j.cirp.2025.04.005