Todos nós já construímos castelos de areia na praia: paredões imponentes, torres majestosas, fossos cheios de tubarões. Se você for como eu, ficará surpreso com a capacidade de uma pequena quantidade de água se unir — pelo menos até seu irmão mais velho aparecer e chutá-la em uma explosão de alegria destrutiva.
O empreendedor Dan Gelbart também usa água para unir materiais, embora seu design seja muito mais durável do que um espetáculo de praia de fim de semana.
Como presidente e fundador da Rapidia Tech Inc., fornecedora de sistemas de impressão 3D de metal em Vancouver, Colúmbia Britânica, e Libertyville, Illinois, Gelbart desenvolveu um método de fabricação de peças que elimina as etapas demoradas inerentes às tecnologias concorrentes, ao mesmo tempo que simplifica muito a remoção do suporte.
Isso também faz com que unir várias peças não seja mais difícil do que simplesmente mergulhá-las em um pouco de água e colá-las, mesmo no caso de peças feitas com métodos de fabricação tradicionais.
Gelbart discute algumas diferenças fundamentais entre seus sistemas à base de água e aqueles que utilizam pós metálicos contendo 20% a 30% de cera e polímero (em volume). As impressoras 3D de metal de cabeça dupla Rapidia produzem uma pasta a partir de pó metálico, água e um ligante de resina em quantidades que variam de 0,3 a 0,4%.
Por isso, ele explicou, o processo de dessoldagem exigido pelas tecnologias concorrentes, que muitas vezes leva vários dias, é eliminado e a peça pode ser enviada diretamente para o forno de sinterização.
Os outros processos são, em sua maioria, da "antiga indústria de moldagem por injeção (MIM), que exige que peças não sinterizadas contenham proporções relativamente altas de polímero para facilitar sua liberação do molde", disse Gelbart. "No entanto, a quantidade de polímero necessária para unir peças para impressão 3D é, na verdade, muito pequena — um décimo de um por cento é suficiente na maioria dos casos."
Então, por que beber água? Assim como no nosso exemplo do castelo de areia usado para fazer pasta (pasta metálica, neste caso), o polímero mantém as peças unidas enquanto secam. O resultado é uma peça com a consistência e a dureza de giz de calçada, resistente o suficiente para suportar usinagem pós-montagem, usinagem suave (embora Gelbart recomende usinagem pós-sinterização), montagem com água e outras peças inacabadas e envio ao forno.
A eliminação do desengorduramento também permite a impressão de peças maiores e com paredes mais espessas, porque ao usar pós metálicos impregnados com polímero, o polímero não pode “queimar” se as paredes da peça forem muito grossas.
Gelbart disse que um fabricante de equipamentos exigia espessuras de parede de 6 mm ou menos. "Digamos que você esteja construindo uma peça do tamanho de um mouse de computador. Nesse caso, o interior precisaria ser oco ou talvez algum tipo de malha. Isso é ótimo para muitas aplicações, até mesmo a leveza é o objetivo. Mas se for necessária resistência física, como um parafuso ou alguma outra peça de alta resistência, [injeção de pó metálico] ou MIM geralmente não são adequados."
Uma foto recém-impressa do coletor mostra os componentes internos complexos que uma impressora Rapidia pode produzir.
Gelbart destaca vários outros recursos da impressora. Os cartuchos com pasta metálica são recarregáveis ​​e os usuários que os devolverem à Rapidia para recarga receberão pontos por qualquer material não utilizado.
Uma variedade de materiais está disponível, incluindo aço inoxidável 316 e 17-4PH, INCONEL 625, cerâmica e zircônia, além de cobre, carboneto de tungstênio e diversos outros materiais em desenvolvimento. Os materiais de suporte – o ingrediente secreto de muitas impressoras de metal – são projetados para imprimir substratos que podem ser removidos ou "evaporados" manualmente, abrindo caminho para interiores que, de outra forma, seriam impossíveis de reproduzir.
A Rapidia está no mercado há quatro anos e, reconhecidamente, está apenas começando. "A empresa está levando tempo para consertar as coisas", disse Gelbart.
Até o momento, ele e sua equipe implantaram cinco sistemas, incluindo um no Selkirk Technology Access Center (STAC), na Colúmbia Britânica. O pesquisador Jason Taylor utiliza a máquina desde o final de janeiro e observou muitas vantagens em relação a diversas impressoras 3D STAC existentes.
Ele observou que a capacidade de "colar com água" peças brutas antes da sinterização tem grande potencial. Ele também possui conhecimento sobre as questões associadas ao desengorduramento, incluindo o uso e o descarte de produtos químicos. Embora acordos de confidencialidade impeçam Taylor de compartilhar detalhes de grande parte de seu trabalho, seu primeiro projeto de teste é algo que muitos de nós poderíamos imaginar: um bastão impresso em 3D.
"Ficou perfeito", disse ele com um sorriso. "Terminamos a face, perfuramos os furos para o eixo e estou usando agora. Estamos impressionados com a qualidade do trabalho realizado com o novo sistema. Como acontece com todas as peças sinterizadas, há alguma contração e até mesmo um pouco de desalinhamento, mas a máquina é adequada. Conseguimos compensar esses problemas no projeto de forma consistente."
O Relatório Aditivo foca no uso de tecnologias de manufatura aditiva na produção real. Os fabricantes hoje utilizam a impressão 3D para criar ferramentas e acessórios, e alguns até utilizam a manufatura aditiva (MA) para produção em larga escala. Suas histórias serão apresentadas aqui.