As 7 categorias de manufatura aditiva
Descrição
A manufatura aditiva (AM), comumente chamada de impressão 3D, envolve a criação de objetos camada por camada a partir de um modelo digital. Essa técnica revolucionou os setores, oferecendo prototipagem rápida e produção personalizada para uma ampla gama de aplicações. O processo é dividido em sete categorias principais, cada uma com métodos e vantagens exclusivos. Essas categorias incluem fotopolimerização VAT, jato de material, jato de aglutinante, extrusão de material, fusão de leito de pó, laminação de chapas e deposição de energia direcionada.
Fotopolimerização VAT
A fotopolimerização VAT é uma técnica popular de impressão 3D que usa luz ultravioleta (UV) para curar a resina líquida, transformando-a em um sólido camada por camada. O método se baseia em um tanque de resina líquida de fotopolímero que é exposto seletivamente à luz UV por meio de um projetor ou laser. O processo começa com a criação de uma fina camada de resina, que é endurecida pela fonte de luz UV, seguida pelo abaixamento da plataforma de construção para abrir espaço para a próxima camada. Esse processo continua até que o modelo esteja completo.
Essa categoria é comumente usada em setores como o de joias, aplicações odontológicas e prototipagem, em que a alta resolução e os detalhes finos são essenciais.
Jato de material
O jato de material funciona de forma semelhante à impressão a jato de tinta, mas com materiais que se solidificam após a deposição. Nesse processo, minúsculas gotículas de material, normalmente fotopolímero, são jateadas na superfície de construção a partir de vários cabeçotes de impressão. Cada camada de material é curada com luz UV, unindo-a à camada anterior.
O jato de material oferece alta precisão e é frequentemente usado para produzir protótipos, moldes e modelos com detalhes intrincados e acabamentos suaves. Essa categoria também pode trabalhar com vários materiais simultaneamente, permitindo a criação de peças com vários materiais.
Jato de aglutinante
O jato de ag lutinante é um método de impressão 3D baseado em pó que usa um aglutinante para fundir partículas de material em pó, camada por camada. Um cabeçote de impressão deposita seletivamente um aglutinante líquido na superfície de um leito de pó. O aglutinante faz com que as partículas de pó adiram umas às outras para formar uma camada sólida. Depois que cada camada é impressa, a plataforma de construção se move para baixo e mais pó é espalhado sobre a camada.
Essa técnica é comumente usada com pós de metal, areia ou cerâmica. O jato de aglutinante é frequentemente usado em aplicações como moldes de fundição em areia, produção de peças de metal e modelos arquitetônicos devido à sua capacidade de criar geometrias grandes e complexas.
Extrusão de material
A extrusão de material é um dos métodos de impressão 3D mais conhecidos, popularizado por tecnologias como a FDM (Fused Deposition Modeling). Esse método envolve a extrusão de um filamento de material, como o termoplástico, por meio de um bocal aquecido. O material é depositado camada por camada, com cada camada se unindo à camada abaixo dela à medida que esfria e endurece.
A extrusão de materiais é amplamente utilizada em setores como o automotivo, o de bens de consumo e o aeroespacial. Ela é conhecida por sua facilidade de uso, preço acessível e disponibilidade de uma ampla variedade de materiais, inclusive plásticos como ABS e PLA.
Fusão em leito de pó
A fusão em leito de pó (PBF) é um método que utiliza um feixe de laser ou de elétrons para derreter e fundir seletivamente partículas de pó em um leito de material. Esse processo envolve espalhar uma fina camada de pó pela plataforma de construção e, em seguida, usar um feixe de laser ou de elétrons para fundir o pó em locais específicos com base no design digital.
O PBF é mais comumente usado com pós metálicos, como aço inoxidável, titânio ou alumínio, e é ideal para criar peças altamente complexas e funcionais. Esse método é particularmente útil para setores como o aeroespacial, dispositivos médicos e ferramentas, devido às propriedades do material que oferece, como resistência e durabilidade.
Leia mais: Manufatura aditiva (AM) e fusão em leito de pó (PBD)
Laminação de chapas
A laminação de chapas é uma técnica de impressão 3D em que chapas finas de material, como papel ou metal, são laminadas juntas e cortadas para dar forma a cada camada. As folhas são coladas usando adesivo ou calor, e o processo de corte normalmente envolve laser ou meios mecânicos para definir a forma de cada camada.
Essa categoria é conhecida por sua relação custo-benefício e velocidade, especialmente quando usada com papel ou materiais compostos. A laminação de chapas é comumente usada para produzir modelos e protótipos, bem como para determinadas aplicações aeroespaciais e automotivas.
Deposição de energia direcionada
A deposição de energia direcionada (DED) é uma técnica de manufatura aditiva em que a energia térmica focalizada, como a de um laser ou feixe de elétrons, é usada para derreter a matéria-prima do material (normalmente em pó ou em forma de fio) à medida que é depositada em uma superfície. O material se solidifica após o resfriamento, formando o objeto camada por camada.
O DED é frequentemente usado para reparo e manutenção de peças metálicas e também pode ser usado para criar peças grandes e complexas em setores como o aeroespacial, o de defesa e o de ferramentas. A flexibilidade para trabalhar com várias ligas metálicas o torna ideal para aplicações em que o desempenho do material é fundamental.
Tabela: Comparação das sete categorias de manufatura aditiva
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Categoria |
Material primário |
Tecnologia utilizada |
Aplicações comuns |
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Fotopolimerização VAT |
Resina de fotopolímero |
Cura por luz UV |
Prototipagem, odontologia, joalheria |
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Jato de material |
Fotopolímero, cera |
Deposição semelhante a jato de tinta, cura por UV |
Protótipos, moldes, peças de vários materiais |
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Jato de aglutinante |
Metal, areia, cerâmica |
Deposição de aglutinante, leito de pó |
Peças de metal, moldes, modelos arquitetônicos |
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Extrusão de material |
Termoplástico (por exemplo, PLA, ABS) |
Extrusão com bico aquecido |
Bens de consumo, automotivo, aeroespacial |
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Fusão em leito de pó |
Pós metálicos e plásticos |
Fusão a laser ou feixe de elétrons |
Aeroespacial, médico, ferramentas |
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Laminação de chapas |
Papel, folhas de metal |
Colagem de adesivos, corte |
Protótipos, automotivo, aeroespacial |
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Deposição de energia direcionada |
Metal (pó, fio) |
Deposição de feixe de laser/elétrons |
Aeroespacial, defesa, reparos |
Para obter mais aplicativos e produtos relacionados, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre a fotopolimerização VAT e o jato de material?
A fotopolimerização VAT usa uma fonte de luz UV para curar a resina líquida, enquanto o jato de material jorra gotículas de material fotopolimérico, curando-as com luz UV.
A extrusão de material pode ser usada com metal?
A extrusão de material é usada principalmente com materiais termoplásticos, mas também pode funcionar com compostos de metal em sistemas especializados.
O que torna o jato de ligante adequado para peças de metal?
O jato de ligante permite a criação de peças metálicas complexas usando pós metálicos, que podem ser sinterizados para aumentar a resistência, o que o torna ideal para a fabricação de metais.
Por que a fusão em leito de pó é popular no setor aeroespacial?
A fusão em leito de pó permite a criação de peças metálicas complexas com alta resistência, ideais para as rigorosas demandas das aplicações aeroespaciais.
Qual é a vantagem da deposição de energia direcionada no reparo de metais?
A deposição de energia direcionada permite o reparo localizado de peças metálicas por meio da fusão e adição precisa de material, o que a torna eficaz para reparos no setor aeroespacial e em outros setores de alto desempenho.
