Novas formas de acabamento de peças DMLS, MJF

Nov 05, 2023

Parecia acontecer em um piscar de olhos. A indústria de impressão 3D atingiu a maturidade. Neste ponto, o uso da impressão 3D para prototipagem rápida é onipresente, mesmo entre as menores empresas e amadores, e o mercado de impressão 3D para desktop continua crescendo.

Ao longo da última década, grandes corporações como a General Electric Co. e a Hewlett-Packard Co. entraram na indústria com a intenção de produzir peças de uso final de forma confiável que atendem a altos requisitos de engenharia. O número de impressoras 3D de qualidade industrial à venda e em serviço cresceu tremendamente nos últimos anos.

No entanto, apesar de todas as suas despesas, essas maravilhas da engenharia normalmente não podem produzir peças totalmente acabadas diretamente da câmara. No mínimo, as peças precisam ser limpas do excesso de material ou podem exigir operações mais avançadas, como remoção de suporte, coloração, tratamentos térmicos ou tratamentos avançados de superfície.

Enquanto o número de peças impressas por ano cresce, também aumenta a demanda por processos mais automatizados a jusante que reduzem a mão-de-obra, ao mesmo tempo em que melhoram a qualidade e a consistência das peças. Nos últimos anos, surgiram novas empresas oferecendo soluções para esses problemas pós-impressão; esse nível adicional de complexidade levará a indústria de manufatura aditiva (AM) a novos níveis de capacidades.

Na busca por permitir a impressão 3D em quantidade de produção, o foco histórico tem sido melhorar o rendimento da impressora e as propriedades do material. As tecnologias de impressão Multi-jet Fusion (MJF) e Direct Metal Laser Sintering (DMLS) alcançaram um sucesso considerável nesta frente. Uma única impressora HP MJF série 5200 pode imprimir mais de 1.000 cópias de uma peça pequena (pense no tamanho de seu dedo) em uma única montagem durante a noite. Para DMLS, sistemas com vários lasers são agora a norma e avanços significativos foram feitos para melhorar a velocidade de impressão.

O tamanho também está se tornando menos uma barreira com os sistemas DMLS, como o GE X Line, que não apenas imprime em grande, mas também pode produzir quantidades maiores de peças de tamanho médio de forma mais econômica. As propriedades do material para ambos os processos são excelentes, com a MJF produzindo peças plásticas de nylon durável, poliuretano termoplástico TPU e outros termoplásticos comuns de engenharia. A DMLS fabrica peças metálicas densas de aço inoxidável, titânio e alumínio.

No entanto, para ambas as tecnologias, as peças impressas precisam de um processamento extensivo após a conclusão da impressão. As peças MJF precisam ser quebradas de pó plástico não sinterizado e jateadas para remover partículas soltas. Tingir peças MJF de preto no pós-processamento é uma prática extremamente comum em todo o setor. As peças DMLS precisam ser aliviadas de tensões, cortadas de suportes e receber acabamento superficial extensivo para melhorar a qualidade da superfície.

Como esses processos constroem uma peça camada por camada por meio da sinterização do pó, o acabamento da superfície das peças impressas é um tanto grosseiro. Como impressas, as peças MJF têm um acabamento texturizado como jeans ou drywall sem pintura. As peças DMLS têm um acabamento grosseiro semelhante ao metal fundido, muito parecido com panelas de ferro fundido. Ambos podem ser melhorados com operações manuais, como lixar, polir e usinar, mas isso pode aumentar substancialmente o custo e o prazo de entrega, especialmente se o acabamento for feito peça por peça em série, em vez de em um processo em massa.

Há muita demanda de mercado por peças lisas MJF e DMLS. O acabamento impresso para MJF tem uma estética razoavelmente boa e não possui camadas muito distintas, mas a textura é difícil de limpar e suja com bastante facilidade. Para DMLS, o acabamento áspero dificulta o uso em inúmeras aplicações de biologia, pois pode danificar as paredes celulares ou retardar o fluxo de líquidos e gases através dos canais.

Duas tecnologias empolgantes que estão crescendo em popularidade são o alisamento a vapor e o eletropolimento a seco. A DyeMansion North America Inc. e a AMT Inc. oferecem equipamentos especializados que podem alavancar a suavização de vapor, um meio químico para melhorar drasticamente o acabamento da superfície de peças MJF e sinterização seletiva a laser (SLS).