Não é surpresa que a impressão 3D em metal tenha sido um assunto em alta por algum tempo, considerando o potencial da tecnologia. Quais fatores afetam o preço dos pedidos de impressão 3D em metal? É compreensível que o tamanho e a geometria da peça influenciem os preços da impressão 3D em metal, mas existem outros fatores que também podem afetá-los. A fabricação aditiva de metais (AM) às vezes é mal compreendida por designers e engenheiros, desestimulando-os a adotar a tecnologia.
A produção industrial está sendo transformada pela fabricação aditiva. Existem vários métodos e materiais para impressão 3D de metais. Em geral, as impressoras 3D de metal representam a maior parte dos custos da impressão 3D, e o restante é dividido entre materiais brutos, mão de obra, preparação e pós-processamento.
Uma Breve História da Impressão 3D em Metal
No final dos anos 1980, o Dr. Carl Deckard, da Universidade do Texas, desenvolveu a primeira impressora 3D de sinterização a laser de plásticos. Através desse desenvolvimento, a impressão 3D de metais se tornou possível. O primeiro patenteamento para fusão a laser de metais foi registrado em 1995 pelo Instituto Fraunhofer na Alemanha. Empresas como a EOS e muitas universidades lideraram o desenvolvimento desse processo. Em 1991, o Dr. Ely Sachs do MIT introduziu um processo de impressão 3D que hoje é mais conhecido como Binder Jetting. A tecnologia de Binder Jetting de metais foi licenciada para a ExOne em 1995. A impressão 3D de metais teve um crescimento lento, mas constante na década de 2000. Isso mudou após 2012, quando as patentes originais começaram a expirar e grandes investimentos foram feitos por empresas como GE, HP e DM. Hoje, o relatório da Wohler estima que a impressão 3D em metal seja um mercado de 720 milhões de dólares e em rápido crescimento. As vendas de impressoras 3D de metal cresceram 80% em 2017.
Impressão 3D em Metal vs. Fabricação Tradicional
Ao decidir entre impressão 3D em metal e uma tecnologia subtrativa (usinagem CNC) ou formativa (fundição de metais), sempre conduza uma análise Custo vs. Desempenho. O custo de fabricação é geralmente determinado pelo volume de produção, enquanto o desempenho de uma peça é amplamente determinado pela sua geometria.
A impressão 3D em metal é mais adequada para peças com geometrias complexas e otimizadas. Em outras palavras, é ideal para fabricar peças de alto desempenho. No entanto, ela não escala tão bem quanto a usinagem CNC ou a fundição de metais em volumes maiores.
De maneira geral:
O alto custo da impressão 3D em metal só pode ser justificado financeiramente se resultar em um aumento no desempenho ou na eficiência operacional.
Diversos requisitos industriais são atendidos por diferentes processos de impressão 3D em metal. Abaixo estão algumas diretrizes gerais para ajudar a decidir qual processo é o mais adequado para você:
- DMLS/SLM: Para aumentar a eficiência das aplicações mais exigentes, DMLS/SLM é a melhor solução para peças com alta complexidade geométrica (estruturas orgânicas, otimizadas topologicamente).
- Binder Jetting: Para lotes pequenos e médios, o Binder Jetting é economicamente mais viável para peças com geometrias que não podem ser fabricadas eficientemente por métodos subtrativos e para pequenas peças, onde o binder jetting oferece a melhor alternativa.
- Extrusão de Metal: A extrusão de metal é a melhor opção para prototipagem e fabricação de peças metálicas únicas com geometrias complexas que, de outra forma, exigiriam uma máquina CNC de 5 eixos.
Benefícios e Limitações da Impressão 3D em Metal
Entender que a impressão 3D em metal tem muitos benefícios únicos é essencial. No entanto, suas limitações nem sempre fazem dela a melhor opção quando se trata de fabricar peças metálicas.
Benefícios da Impressão 3D em Metal
- Complexidade Geométrica Sem Custo Adicional: Sua excepcional flexibilidade de design é a maior vantagem da impressão 3D em metal em comparação com a fabricação “tradicional”. Geometrias que não podem ser fabricadas por outros meios (como moldes ou ferramentas de corte) podem ser facilmente impressas em 3D, já que não são necessárias ferramentas específicas. Além disso, se uma peça tiver uma complexidade geométrica aumentada, o custo de fabricação não aumenta. Como resultado, estruturas orgânicas e otimizadas topologicamente podem ser impressas em peças metálicas para melhorar significativamente seu desempenho.
- Estruturas Leves Otimizadas: Flexibilidade de design e estrutura leve andam de mãos dadas com a impressão 3D em metal. Seguindo as melhores práticas de design para impressão 3D em metal, soluções leves são sempre possíveis. Técnicas avançadas de CAD, como otimização topológica e design generativo, são tipicamente usadas para esse fim. Como resultado, as peças são mais leves (tipicamente de 25% a 50%) e mais rígidas. Isso é importante para aplicações de alta tecnologia em indústrias como aviação e aeroespacial.
- Aumento da Funcionalidade da Peça: Peças com estruturas internas podem ser feitas com impressão 3D em metal, pois o acesso às ferramentas não é um problema. Canais internos para resfriamento conformal, por exemplo, são uma ótima maneira de aumentar o desempenho de uma peça. Núcleos de moldagem por injeção fabricados com DMLS/SLM com resfriamento conformal podem reduzir os ciclos de injeção em até 70%. Adicionar extrusão de metal à funcionalidade de um componente é outra forma de aumentar sua funcionalidade. Esse processo permite criar gabaritos e dispositivos personalizados quando necessário, aumentando a eficiência de outros processos industriais no chão de fábrica.
- Unificação de Montagens em Uma Única Peça: Uma terceira vantagem da impressão 3D em metal é sua capacidade de unir uma montagem em uma única peça. Isso elimina a necessidade de fixadores e cria peças que podem realizar várias funções ao mesmo tempo. Os custos de mão de obra e os prazos de entrega também são reduzidos, assim como as necessidades de manutenção e serviço. Outra maneira de criar estruturas leves é reduzir o número de peças.
- Cadeias de Suprimento de Fabricação Simples: Pode levar 20 ou mais processos para fabricar uma peça com geometria complexa usando métodos “tradicionais”. A impressão 3D em metal é uma opção viável de fabricação nesses casos. O Binder Jetting, por exemplo, pode reduzir o número total de etapas para cinco ou menos (incluindo pós-processamento e acabamento). Dessa forma, a cadeia de suprimentos de fabricação é simplificada.
- Excelentes Propriedades dos Materiais: Em contraste com a impressão 3D de plásticos, peças fabricadas com DMLS/SLM ou Binder Jetting têm um comportamento mecânico mais isotrópico. Além disso, sua resistência ao material é comparável à do metal trabalhado (e em alguns casos até melhor). Portanto, peças impressas em 3D de metal encontraram aplicações nas indústrias mais exigentes, como a aeroespacial. É importante notar, no entanto, que peças impressas em 3D geralmente têm uma resistência à fadiga menor. A rugosidade da superfície e a porosidade interna (tipicamente, peças DMLS/SLM têm * 0,2% de porosidade e peças Binder Jetting têm * 2% de porosidade) desempenham um papel nisso.
Limitações da Impressão 3D em Metal
- Custo Mais Alto do Que a Fabricação Tradicional: O custo da impressão 3D em metal hoje é muito alto quando comparado aos métodos de fabricação tradicionais. Uma peça típica de DMLS/SLM custará aproximadamente de 5.000 a 10.000 dólares para ser impressa e finalizada. O uso da impressão 3D em metal só faz sentido econômico se estiver associado a melhorias substanciais no desempenho. No entanto, soluções de impressão 3D em metal acessíveis estão em demanda. No futuro próximo, os novos sistemas de extrusão de metal de bancada e os sistemas de Binder Jetting de produção poderão preencher essa lacuna.
- Economias de Escala Limitadas: Em termos de grandes volumes, a impressão 3D em metal ainda não consegue competir com a fabricação tradicional. A falta de ferramentas personalizadas leva a um custo inicial baixo, mas também significa que os custos totais de fabricação não são significativamente afetados pelo volume de produção. Isso significa que o preço unitário permanece quase inalterado em quantidades maiores, e economias de escala não podem ser realizadas. Ainda assim, a indústria está trabalhando para desenvolver sistemas de impressão 3D em metal que possam agilizar a produção. Atualmente, máquinas DMLS/SLM com múltiplos lasers e sistemas de Binder Jetting capazes de produção contínua estão sendo introduzidos no mercado.
- Conjunto Único de Regras de Design: O design de peças impressas em 3D de metal segue um conjunto diferente de regras em relação à fabricação “tradicional”. Como resultado, os designs existentes frequentemente precisam ser redesenhados. Além disso, as ferramentas fornecidas por softwares CAD mais antigos podem não ser suficientes para aproveitar totalmente as vantagens da impressão 3D em metal. Na última seção deste guia, você encontrará uma descrição detalhada das principais considerações de design, ferramentas CAD avançadas e regras de design para impressão 3D em metal.
- Pós-processamento Quase Sempre Necessário: Peças impressas em 3D de metal quase sempre precisarão de algum pós-processamento antes de estarem prontas para uso. Isso aumentará o custo geral e o tempo de entrega. Para produzir a peça final, tratamentos térmicos, usinagem, polimento e outros métodos de acabamento são quase sempre necessários, independentemente da tecnologia selecionada. Nas seções seguintes, veremos mais detalhes sobre os passos de pós-processamento necessários para cada tecnologia.
Impressão 3D por Fusão de Pó Metálico
O método de impressão 3D em metal mais popular é a fusão de pó metálico. A sinterização seletiva a laser é conhecida como SLS. Um laser de alta potência é usado para sinterizar o pó metálico em uma estrutura sólida.
Primeiro, a máquina dispensará uma camada fina de pó metálico sobre a plataforma de construção. Ao aquecer o pó pouco abaixo do seu ponto de fusão, o laser poderá criar um modelo sólido a partir dele. Após um longo processo de camadas, seu protótipo está finalmente completo! Qualquer pó restante sustentará a estrutura enquanto é construída e pode ser reutilizado para projetos futuros. Após a conclusão, a estrutura esfriará dentro da máquina para evitar deformações e otimizar suas propriedades mecânicas.
O pós-processamento é, é claro, necessário. O excesso de pó deve ser removido e a peça deve ser separada. Para processar a peça, você pode usar tumbling ou jateamento. Sinterização direta a laser (DMLS) ou fusão seletiva a laser (SLM) são outros nomes para esse processo. Independentemente do nome, essa técnica une seletivamente as partículas metálicas uma a uma usando lasers. O custo médio de uma impressora SLS ou SLM é de 550.000 dólares, mas pode chegar a 2.000.000 dólares dependendo dos recursos escolhidos!
Deposição de Energia Direta (DED)
A deposição de energia direta, também conhecida como DED, é outro tipo de impressão 3D em metal. Como o pó metálico é empurrado através de um bico especial, esse método pode ser comparado à extrusão de filamentos. Metal em forma de fio também pode ser usado, já que também pode ser empurrado através do bico. Em contraste com o SLS, que sinteriza o material na cama de impressão, o DED solidifica o material enquanto é depositado com um laser. Ele também possui um laser que derrete o material na cama de impressão enquanto o braço robótico o deposita. As máquinas SLS são conhecidas pelo grande desperdício de material, então esse processo aumenta a velocidade e a eficiência da impressão 3D.
Para evitar oxidação indesejada e maximizar o controle, todo o processo deve ocorrer em uma câmara selada preenchida com gás inerte. Máquinas DED são ideais para reparar peças ou construir grandes objetos de metal. Além disso, sua alta velocidade de impressão a torna ideal para fabricar grandes volumes de peças. No entanto, sacrifica a qualidade e o acabamento da superfície. Não é necessariamente uma opção barata, já que a maioria das máquinas DED custa acima de 500.000 dólares!
Extrusão de Filamento Metálico
Uma impressora 3D de metal que usa extrusão de filamento também é uma opção. Aquecer o material metálico, ou filamento, permite que ele seja processado através de bicos. Em vez do perigoso pó metálico usado nas opções anteriores, este filamento é feito de partículas metálicas misturadas com um agente aglutinante. Em outras palavras, é fácil de manusear e seguro de usar, mas requer etapas adicionais de pós-processamento. Para atingir sua forma final, ele deve passar por desagregação e sinterização.
Uma máquina média desse tipo custa cerca de 140.000 dólares com ferramentas de pós-processamento incluídas. Embora o preço de uma máquina maior e mais avançada possa ser muito mais alto, como em qualquer escolha.
Jateamento de Material e Binder Jetting
Você pode pensar nessas máquinas como impressoras jato de tinta – elas pulverizam metal na superfície de construção e, uma vez que endurece, outra camada de “tinta” metálica é adicionada. O Binder Jetting usa o mesmo princípio, exceto que um aglutinante líquido também é aplicado aos materiais metálicos. O processo é camada por camada, então leva tempo para ser concluído. Como resultado, o protótipo que você constrói será muito frágil até que todas as etapas de pós-processamento sejam concluídas. A sinterização e infiltração o transformarão de seu estado verde em uma peça metálica mais forte. Com esse processo, você pode usar mais materiais além de metal devido à tecnologia única. Areia ou cerâmicas são ótimas opções para aqueles interessados nesses temas.
Você pode esperar gastar 400.000 dólares ou mais em um sistema de Binder Jetting de metal.
O Que é Impressão 3D DMLS/SLM?
Duas tecnologias de impressão 3D por fusão de pó metálico são DMLS (Direct Metal Laser Sintering) e SLM (Selective Laser Melting). SLM e DMLS têm pouquíssimas diferenças práticas. Portanto, podem ser tratadas como uma única tecnologia.
Camada por camada, elas usam lasers de alta potência para unir partículas de pó metálico. Devido às temperaturas extremamente altas, o SLM atinge uma fusão completa, enquanto o DMLS faz com que as partículas metálicas se fundam em nível molecular. Ligas metálicas podem ser usadas no DMLS, mas apenas certos materiais metálicos (puros) podem ser usados no SLM.
Como Funciona DMLS/SLM?
Os passos envolvidos na impressão 3D com DMLS e SLM são os seguintes:
Primeiro, a câmara de construção é preenchida com gás inerte e então aquecida à temperatura ideal para impressão. A plataforma de construção é coberta com uma camada fina de pó metálico (tipicamente 50 micrômetros). O laser escaneia a seção transversal da peça e une seletivamente as partículas metálicas.
Depois que toda a área é escaneada, a plataforma de construção desce uma camada e o processo se repete até que toda a construção esteja completa.
Após a impressão, a estrutura construída precisa esfriar antes que o pó solto possa ser removido. O passo de impressão 3D é apenas o início do processo DMLS/SLM. Após a impressão, etapas adicionais (obrigatórias ou opcionais) de pós-processamento devem ser realizadas antes que as peças possam ser usadas. As etapas de pós-processamento necessárias incluem:
- Alívio de Estresse: Como resultado das temperaturas de processamento muito altas durante a impressão, estresses internos se desenvolvem. Antes de qualquer outra operação, esses precisam ser aliviados através de um ciclo térmico.
- Remoção das Peças: O SLM/DMLS basicamente solda as peças a uma plataforma de construção. Aqui, são usados serras de fita ou cortadores de fio.
- Remoção do Suporte: Para mitigar a distorção e o empenamento que podem ocorrer durante a impressão, o suporte DMLS/SLM sempre é necessário. Esse suporte é removido manualmente ou usinado CNC.
Passos adicionais de pós-processamento são frequentemente necessários para atender às especificações de engenharia. Isso pode incluir o seguinte:
- Usinagem CNC: Para atender a tolerâncias mais apertadas do que o padrão * 0,1 mm, a usinagem é usada como um passo de acabamento. Muito pouco material é removido dessa forma.
- Tratamentos Térmicos: Tratamentos térmicos ou Prensagem Isostática a Quente (HIP) podem ser usados para melhorar as propriedades do material de uma peça.
- Acabamento/Polimento: Uma superfície mais lisa do que o padrão RA 10 *m da impressão DMLS/SLM é necessária para certas aplicações. Usinagem CNC, polimento manual, eletropolimento e polimento químico são todas opções disponíveis.
Pós de Metal para Impressão 3D
O pó é a matéria-prima usada em DMLS/SLM e muitos outros processos de impressão 3D.
Para o resultado final, as características dos pós metálicos são muito importantes. Para garantir um bom fluxo e um empacotamento denso, as partículas metálicas devem ser esféricas e ter entre 15 e 45 micrômetros de tamanho. Para atender a esses requisitos, métodos como atomização a gás ou plasma são comumente usados. Um fator-chave que contribui para o custo geral da impressão 3D em metal é o alto custo de produção desses pós metálicos.
Benefícios e Limitações do DMLS/SLM
A principal força do DMLS/SLM é a capacidade de criar estruturas orgânicas altamente otimizadas a partir de ligas metálicas de alto desempenho. Quando o DMLS/SLM é usado para fabricar peças, podem ser criadas formas complexas e orgânicas que maximizam a rigidez e minimizam o peso. Além disso, elas podem ter geometrias internas que não podem ser produzidas por nenhum outro método.
As peças DMLS/SLM têm propriedades materiais excelentes. Peças com quase nenhuma porosidade interna podem ser fabricadas a partir de uma variedade de ligas metálicas, desde alumínio e aço até superligas. O DMLS/SLM tem altos custos, como vimos na seção anterior. Por isso, esses processos são economicamente viáveis apenas para peças de engenharia de alto valor. Tecnicamente, DMLS e SLM são limitados pela necessidade de estruturas de suporte extensivas. Para evitar deformações e ancorar a peça à plataforma de construção, essas estruturas são necessárias. Além disso, fora da impressora, a rugosidade da superfície das peças produzidas é alta para a maioria das aplicações de engenharia, portanto, o pós-processamento é necessário.
Vantagens:
- Excelente liberdade de design
- Alta precisão e detalhes finos
- Materiais de alto desempenho
Desvantagens:
- Alto custo de fabricação e design
- Necessidade extensa de estruturas de suporte
- Alta rugosidade da superfície
Materiais para Impressão 3D em Metal
Os materiais para impressão 3D em metal estão se tornando cada vez mais comuns. Hoje, os engenheiros podem escolher entre ligas como:
- Aços inoxidáveis
- Aços para ferramentas
- Ligas de titânio
- Ligas de alumínio
- Superligas à base de níquel
- Ligas de cobalto-cromo
- Ligas à base de cobre
- Metais preciosos (ouro, prata, platina…)
- Metais exóticos (paládio, tântalo…)
A Velocidade da Impressão 3D em Metal
Leva pelo menos 48 horas e uma média de 5 dias para fabricar e finalizar uma peça impressa em 3D de metal, independentemente do processo. Cerca de metade do tempo total de produção é dedicado à impressão. Obviamente, isso depende do volume da peça e da necessidade de estruturas de suporte. Como referência, a taxa atual de produção dos sistemas de impressão 3D em metal varia entre 10 e 40 cm³/h.
O pós-processamento e os requisitos de acabamento representam o restante do tempo de produção. Os tratamentos térmicos contribuem significativamente para o tempo total de produção: um ciclo térmico típico leva de 10 a 12 horas. Acabamentos mecânicos de superfície requerem a intervenção de especialistas (usinagem CNC de 5 eixos) ou trabalho manual (polimento manual).
Preços das Impressoras 3D de Metal
Um sistema de fusão de pó a laser (10 x 10 x 12 polegadas) pode custar entre $400.000 e $800.000. Custará $400.000 comprar a impressora 3D de metal da HP. Uma empresa chamada Desktop Metals, que conta com BMW, Ford e Google Ventures entre seus investidores, anunciou no ano passado que oferecerá uma impressora 3D de metal capaz de imprimir uma variedade de formas e tamanhos. Espera-se que os preços para empresas que precisam imprimir metal em 3D se tornem cada vez mais competitivos à medida que mais empresas entram no mercado de impressoras 3D de metal. Você também deve considerar os custos de licenciamento de design generativo, um processo de design iterativo usado em conjunto com a impressão 3D de metal.
Custos de Mão de Obra
Atualmente, as impressoras 3D de metal requerem intervenção humana para operar. Dependendo da máquina, as taxas de mão de obra podem variar de baixas a altas. Aspectos de segurança também devem ser considerados, dependendo do sistema de impressão usado. O uso de lasers potentes ou pós metálicos, por exemplo, requer medidas de segurança. No entanto, a segurança é ainda maior no caso da impressão com binder de metal, um método no qual a cabeça de impressão industrial deposita um agente de ligação líquido sobre uma camada de partículas de pó. O custo de implementar medidas de segurança será mínimo.
Custos de Pós-processamento de Peças Impressas
No pós-processamento, as peças são limpas, as estruturas de suporte são removidas, revestimentos são adicionados ou outras melhorias são realizadas. Os custos associados variam dependendo do processo. Por exemplo, a fusão de pó (PFB) requer estruturas de suporte e, como elas também exigem mais material, as peças podem ser caras.
Quanto Custa Realmente a Impressão 3D de Metal?
Você pode esperar pagar entre $15 por peça até $800 para modelos maiores. Semelhante ao custo de um serviço de impressão 3D, o preço para impressão 3D em metal também depende de fatores como o volume do seu modelo 3D, sua complexidade e o tipo de acabamento que você usa, neste caso, o metal.
Coisas a Considerar Antes de Imprimir em 3D Metal
Custos de Material
Você deve primeiro comprar os materiais necessários para que a máquina funcione antes de poder imprimir em 3D metal! Você precisará de diferentes tipos de metais e materiais para várias máquinas, mas esse será um custo contínuo. Um quilograma desse pó custa entre $300 e $600 e é usado pela maioria das impressoras de metal para criar objetos metálicos. No entanto, se você estiver usando uma impressora 3D SLM ou DMLS, os custos de material podem variar de $2.000 a $4.000. Você pode usar uma única placa de construção para acomodar até 12 peças.
Se você planeja fazer objetos com uma impressora 3D, seus custos de material variarão, então certifique-se de incluí-los em seus cálculos com antecedência!
Pós-processamento
Peças ou protótipos metálicos são apenas o começo do processo de impressão 3D. No pós-processamento, o objeto precisa ser limpo, revestido e as estruturas de suporte removidas. Dependendo do tipo de máquina que você compra, você gerenciará isso de forma diferente. Os objetos para sinterização devem ser aquecidos em um forno se você optar por usar uma máquina de binder metálico. Estruturas de suporte são construídas para ancorar as peças da cama de pó às placas de construção, então, quando a peça estiver concluída, elas devem ser removidas.
Alguns exemplos de técnicas padrão de pós-processamento e seus custos são:
- Alívio de Estresse: $500 a $600 por construção
- Tratamento Térmico: $500 a $2.000 por construção
- Remoção de Suporte: $100 a $200 por peça
- Tratamento de Superfície: $200 a $500 por peça
- Usinagem CNC: $500 a $2.000 por peça
Operação e Manutenção
Por fim, você precisa considerar o custo de operação e manutenção da impressora 3D de metal. Esses dispositivos não podem ser ligados e desligados. Eles exigem configuração extensa e habilidades para operar, então você terá que contratar alguém para gerenciá-los. Isso significa que você precisaria de um operador em tempo integral se planejasse operar a impressora o tempo todo. Impressoras 3D de metal têm uma variedade de custos associados a elas, como é evidente!
Design para Impressão 3D em Metal
A impressão 3D em metal exige uma nova mentalidade e um conjunto específico de regras e melhores práticas de design. Esta seção introduz você aos princípios e ferramentas que ajudarão você a aproveitar ao máximo seus designs, incluindo a otimização de topologia.
Principais Considerações de Design
A manufatura aditiva segue um conjunto diferente de regras do que a manufatura tradicional. Devido ao conjunto único de liberdades e limitações de design, o designer deve mudar sua mentalidade.
Designs existentes podem não ser diretamente transferíveis
Raramente é viável fabricar peças que foram projetadas para um processo tradicional usando impressão 3D em metal devido ao seu alto custo. Muitas vezes é tecnicamente impossível reproduzir essas geometrias. Seções com mais de 10 mm, por exemplo, são propensas a deformações ou outros defeitos de fabricação e devem ser evitadas.
Complexidade Geométrica é um ativo
A complexidade é frequentemente considerada prejudicial, pois leva a custos mais altos. Com a impressão 3D em metal, isso não é o caso. A chave para aproveitar totalmente os benefícios da impressão 3D em metal é maximizar o valor agregado que a complexidade geométrica traz para um sistema.
Comece definindo os requisitos básicos
Quando você começa a redesenhar uma peça ou montagem para impressão 3D em metal, geralmente é uma boa ideia começar do zero. Dessa forma, você pode evitar ser limitado por noções preconceituosas. Definir claramente os requisitos de design (cargas, condições de contorno, peso da peça, etc.) é essencial. Na próxima seção, veremos como o software CAD moderno usa esses requisitos para criar estruturas com formas orgânicas.
Sempre use estruturas de suporte mínimas
Ter uma visão clara de como a peça será orientada na máquina é uma boa prática. A orientação da impressão determina a posição e a necessidade de estruturas de suporte. É responsabilidade do designer criar recursos autossustentáveis, minimizando a necessidade de suporte e garantindo o sucesso da construção.
Pós-processamento é sempre necessário
Com a impressão 3D em metal, o pós-processamento é sempre necessário, independentemente do processo. Isso pode ser obrigatório (como remoção de suporte em DMLS/SLM ou sinterização em Binder Jetting e extrusão de metal) ou opcional (como uma etapa de usinagem CNC para atingir tolerâncias mais apertadas ou um tratamento térmico para melhorar as propriedades do material). Projetar uma peça para impressão 3D em metal requer que você tenha em mente os requisitos e opções de pós-processamento disponíveis.
Ferramentas e Software de Otimização de Design
Pacotes CAD oferecem ferramentas para aproveitar ao máximo a liberdade geométrica da impressão 3D em metal. Você pode criar estruturas semelhantes a orgânicas com essas ferramentas de design baseadas em algoritmos que superam as partes construídas usando métodos tradicionais. Hoje, três estratégias principais podem ser usadas. Dependendo dos requisitos de design, essas estratégias podem otimizar o desempenho dos designs existentes ou serem usadas para projetar estruturas completamente novas.
Estruturas de Lattice
Um design existente pode ser otimizado usando um padrão de lattice. Além de criar peças leves, as estruturas de lattice podem aumentar a área de superfície dos trocadores de calor, reduzir os custos de fabricação ou melhorar a imprimibilidade de designs existentes.
Otimização de Topologia
Maximizar a rigidez e minimizar a massa pode ser alcançado usando a otimização de topologia guiada por simulação. Na otimização de topologia, as áreas das quais o material pode ser removido são determinadas analisando o espaço de design definido pelo usuário e os casos de carga. Com base nos resultados da simulação, as peças podem ser projetadas para desempenho ideal sob esses cenários de carga.
Design Generativo
A otimização de topologia guiada por simulação é uma variação do design generativo. Em vez de um único resultado, o design generativo produz várias opções de design. Os designs resultantes são todos capazes de serem fabricados e atendem aos requisitos de design. Ao explorar diferentes soluções, o designer pode encontrar a mais adequada (por exemplo, de acordo com compromissos secundários).
Vale a Pena Comprar uma Impressora 3D de Metal?
Você pode dizer com certeza se deve gastar dinheiro em uma impressora 3D de metal? Depende de quais são seus objetivos. Para descobrir o que funciona, você deve consultar seus pares e pesquisar suas opções.
Imprimindo peças de metal em 3D, você pode dar vida a designs complexos e apoiar a produção sob demanda. Melhora seu controle e flexibilidade na linha de produção, em outras palavras! Além disso, a impressão 3D em metal gera menos desperdício do que processos de fresamento CNC, reduzindo assim os custos ao longo do tempo. As impressoras 3D de metal têm a desvantagem óbvia de serem caras de usar. Obter um retorno positivo sobre o investimento pode levar um tempo considerável, então determine o valor de seu rendimento antes de investir. O pós-processamento quase sempre é necessário também, pois a impressão não é perfeita. Não importa se você está sinterizando ou removendo binder; você ainda precisará adicionar alguns toques finais ao produto final.
Como Reduzir os Custos da Impressão 3D em Metal
Existem várias maneiras de reduzir os custos envolvidos na impressão 3D em metal, embora nunca seja um método “barato”. Aqui estão algumas:
Reduzindo os Custos de Acabamento CNC da Impressão 3D em Metal
Várias técnicas emergentes estão ajudando a reduzir o tempo que suas equipes gastam no acabamento CNC. Estudos mostram que usar suportes que podem se dissolver em ácido pode reduzir o tempo de pós-processamento de dias para apenas algumas horas. Você também pode projetar uma maneira de remover estruturas de suporte com maior facilidade com alguns softwares de edição SLM.
Reduzindo o Tempo de Design Através da Automação
A beleza da impressão 3D de peças metálicas é que elas podem ser completamente personalizadas e únicas. Isso exigiria que um designer construísse cada design do zero no software – o que poderia levar muitas horas. No entanto, o software de impressão 3D em metal de hoje pode ajudar a automatizar muitas etapas desse processo para aumentar o volume de peças que você pode imprimir.
Com a impressão 3D em metal, você pode ser capaz de criar peças dentárias únicas para cada paciente. Esse processo pode ser acelerado significativamente se você usar software que automatize o design. Quase toda a geometria fundamental de uma peça dentária é idêntica; você ainda precisará personalizar certos elementos para a boca do paciente, mas a maior parte do trabalho já foi feito para você. A orientação da peça, a geração de estruturas de suporte, o posicionamento e o fatiamento e correspondência podem ser repetidos de um design para o próximo. O designer pode então fazer alguns ajustes a um arquivo de design existente sem precisar reiniciar a cada vez.
Ao usar software de edição 3D com capacidades de automação, você pode reduzir a quantidade de trabalho rotineiro que seus designers 3D precisam fazer. Bibliotecas de máquinas e estruturas de suporte pré-definidas permitem que você acelere a preparação de dados, projete mais peças e, portanto, aumente seus lucros enquanto reduz seus custos.
Otimizar a Impressão 3D em Metal
Você pode economizar quantias significativas de dinheiro e aumentar a produtividade ao otimizar seus processos de impressão 3D em metal.
A missão da Layers.app é ajudar você a automatizar e melhorar seus processos de impressão 3D. Ao usar nosso software, você pode automatizar muitos aspectos do design, trazendo ferramentas de impressão 3D em metal poderosas e fáceis de usar. Isso libera trabalhadores qualificados de trabalhos repetitivos, permitindo que eles fabriquem mais peças mais rapidamente.
