Todos nós já construímos castelos de areia na praia: muralhas imponentes, torres majestosas, fossos cheios de tubarões. Se você for como eu, ficará surpreso com a força com que uma pequena quantidade de água se mantém unida — pelo menos até que seu irmão mais velho apareça e chute tudo num acesso de alegria destrutiva.
O empreendedor Dan Gelbart também usa água para unir materiais, embora seu projeto seja muito mais durável do que uma estrutura improvisada na praia em um fim de semana.
Como presidente e fundador da Rapidia Tech Inc., fornecedora de sistemas de impressão 3D em 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 bastante a remoção dos suportes.
Isso também torna a junção de várias peças tão simples quanto mergulhá-las em um pouco de água e colá-las — mesmo para peças fabricadas com métodos tradicionais.
Gelbart discute algumas diferenças fundamentais entre seus sistemas à base de água e aqueles que utilizam pós metálicos contendo de 20% a 30% de cera e polímero (em volume). As impressoras 3D de metal de cabeçote duplo Rapidia produzem uma pasta a partir de pó metálico, água e um aglutinante de resina em quantidades que variam de 0,3% a 0,4%.
Por isso, explicou ele, o processo de desaglomeração 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 pertencem principalmente à “indústria de moldagem por injeção (MIM), que já está consolidada e exige que as peças não sinterizadas contenham proporções relativamente altas de polímero para facilitar sua remoção do molde”, disse Gelbart. “No entanto, a quantidade de polímero necessária para unir as 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 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 dureza do giz de calçada, forte o suficiente para suportar usinagem pós-montagem, usinagem delicada (embora a Gelbart recomende usinagem pós-sinterização), montagem com água com outras peças inacabadas e envio ao forno.
Eliminar a necessidade de desengordurar também permite a impressão de peças maiores e com paredes mais espessas, pois, ao usar pós metálicos impregnados com polímero, o polímero não se "queima" se as paredes da peça forem muito grossas.
Gelbart disse que um fabricante de equipamentos exigia espessuras de parede de 6 mm ou menos. “Então, 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, mesmo que o objetivo seja leveza. Mas se for necessária resistência física, como em um parafuso ou alguma outra peça de alta resistência, então [injeção de pó metálico] ou MIM geralmente não são adequados.”
Uma foto impressa recentemente de um coletor de impressão mostra os componentes internos complexos que uma impressora Rapidia pode produzir.
Gelbart destaca várias outras características da impressora. Os cartuchos contendo 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 em muitas impressoras de metal – são projetados para imprimir substratos que podem ser removidos ou “evaporados” manualmente, abrindo caminho para interiores que seriam irreproduzíveis de outra forma.
A Rapidia está no mercado há quatro anos e, reconhecidamente, está apenas começando. "A empresa está levando o tempo necessário para corrigir os problemas", 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 já observou diversas vantagens em relação a várias impressoras 3D existentes no STAC.
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 à desengorduragem, 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 experimental é algo que muitos de nós poderíamos imaginar: um bastão impresso em 3D.
“Ficou perfeito”, disse ele com um sorriso. “Terminamos a face, furamos os orifícios para o eixo e já estou usando. Estamos impressionados com a qualidade do trabalho realizado com o novo sistema. Como acontece com todas as peças sinterizadas, há alguma contração e até um pouco de desalinhamento, mas a máquina é adequada. Conseguimos compensar esses problemas no projeto de forma consistente.”
O Relatório de Manufatura Aditiva foca no uso de tecnologias de manufatura aditiva na produção real. Atualmente, os fabricantes utilizam a impressão 3D para criar ferramentas e dispositivos de fixação, e alguns até mesmo a manufatura aditiva para produção em larga escala. Suas histórias serão apresentadas aqui.