3D – Receita técnica para impressão sem “rasuras”

Plástico Moderno, Peça complexa produzida pelo Instituto Renato Archer
Peça complexa produzida pelo Instituto Renato Archer

Especialistas traçam as coordenadas buscando garantir um roteiro bem-sucedido para as rotas de produção por camada

A escolha adequada das matérias-primas e de rotas tecnológicas de produção aliada a fundamentos técnico-científicos que garantam o controle de fatores críticos de qualidade representa a base para o bom desempenho de peças obtidas por meia da impressão 3D. O domínio dessas variáveis de processo e de boas práticas de gestão é apontado por especialistas e empresários como crucial para a alavancagem da manufatura aditiva no Brasil. Dentre essas, destacam-se, por exemplo, o foco em competividade e sustentabilidade, priorizando uma produção mais limpa e de menor impacto ambiental.

Plástico Moderno, Lopes: processo nasce no mundo virtual, em sistemas de CAD
Lopes: processo nasce no mundo virtual, em sistemas de CAD

O ponto de partida para conduzir, com sucesso, as operações nesse sentido é migrar do mundo físico para o virtual, ou seja, converter a inovação que se pretende transformar em produto, primeiramente em representação computacional via CAD. É o que aconselha o pesquisador Jorge Vicente Lopes da Silva, coordenador do Núcleo de Tecnologias 3D do Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, do Ministério de Ciência e Tecnologia.

Não basta, segundo ele, ter uma excelente ideia descrita em papel; é preciso modelar matematicamente o projeto em conformidade com a linguagem usada pela manufatura aditiva. Por outro lado, como existe uma diversidade de softwares nesse campo, o melhor caminho é optar pela solução mais alinhada às necessidades do projeto e que ofereça o melhor custo-benefício.

Conceitualmente, a manufatura aditiva consiste em um processo que deposita material na forma de camadas impressas obtendo-se a conformação de um produto. Com isso, criam-se geometrias não factíveis por processo convencional, tal como usinagem entre outros, porém complementares, muitas vezes, explica Lopes, doutor em Engenharia Química, bacharel e mestre em Engenharia Elétrica.

Em palestra recente realizada em São Paulo, sobre a evolução global das tecnologias de impressão 3D, particularmente Fusão Seletiva a Laser e Deposição de Metais a Laser, o professor Edson Costa Santos comparou, de forma quantitativa e qualitativa, a presença de peças e máquinas à base de metais e de polímeros no mercado. Em números absolutos, segundo ele, os materiais poliméricos ocupam cerca de 90% e os metais ficam com 10%. Porém, sob a ótica do valor agregado – peças em uso em segmentos de ponta como aeronáutico – a relação praticamente se inverte. Ou seja, há um predomínio qualitativo dos metais, concluiu Santos, ex-pesquisador do Instituto Ânima e atualmente senior manager na Zeiss, em Oberkochen (Alemanha), fornecedora de equipamentos de medição e máquinas voltadas para manufatura aditiva.

Plástico Moderno, Sofia: controle de porosidade evita aparecimento de trincas
Sofia: controle de porosidade evita aparecimento de trincas

A seleção do processo de deposição para fabricação por tecnologias de manufatura aditiva depende das características do componente, em particular sua dimensão e rigor dimensional exigido, informa Ana Sofia C. M. D’Oliveira, coordenadora de P&D na Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-graduação da UFPR. Em geral, diz ela, “peças pequenas com maior detalhamento e em consequência maior rigor dimensional, como é o caso de próteses dentárias, utilizam técnicas que oferecem a possibilidade de processar multicamadas de menor espessura, o que é conseguido com processos de alta densidade de energia, como a deposição por laser ou feixe de elétrons. Tipicamente, estes componentes são fabricados por técnicas de mesa de fusão”, afirma.

Para peças de maiores dimensões, nas quais a se dá prioridade ao requisito produtividade em comparação com os demais, são utilizadas camadas de maior espessura. Nestes casos se recorre a processos de deposição por arco elétrico para a produção das multicamadas, acrescenta Sofia, doutora em metalurgia e materiais e coordenadora, igualmente, do Laboratório de Engenharia de Superfícies, do Departamento de Engenharia Mecânica da UFPR.

A fabricação de peças em camadas tem como fundamento metalúrgico a utilização de materiais diversos em forma de pó, esclarece o engenheiro metalurgista João Batista Ferreira Neto, diretor do Centro de Tecnologia em Metalurgia e Materiais do IPT. No processo de impressão 3D de metais, acrescenta ele, “o fundamento é o da fusão do pó metálico em cada camada, com uma interposição de cada camada fundida com a camada anterior de forma que as propriedades requeridas sejam alcançadas, evitando porosidades, tensões residuais etc.”.

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