Velo3D White Paper explica como a impressão 3D de metal está transformando a produção de ferramentas

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À medida que a manufatura aditiva (AM) muda de baixo volume para escala, aumenta a especulação sobre quanto tempo levará até que a AM esteja pronta para uso na produção em massa. Isso é especialmente verdadeiro em relação ao AM metálico, considerando seu potencial para agilizar a fabricação dos componentes mais complexos nos produtos de maior valor da indústria pesada.

Embora o desempenho de alguns sistemas AM de metal existentes permaneça fragmentado, dificultando a padronização, o progresso geral na qualificação de materiais metálicos para aplicações em AM aumentou significativamente nos últimos anos. Uma empresa responsável pela comercialização de tal progresso, a Velo3D, lançou recentemente um white paper ilustrando o impacto real que a MA pode causar nas ferramentas automotivas – uma entrada indireta no mercado de produção em massa.

Isso pode ser visto em uma ampla variedade de contextos, embora o foco do white paper Velo3D — pastilhas para fundição sob pressão — seja uma área particularmente madura para AM de metal. Uma postagem futura descreverá como a solução AM de metal totalmente integrada da Velo3D, especificamente, é otimizada para enfrentar o desafio de imprimir inserções de metal fundido. Aqui, começarei a explicar como o metal AM está se harmonizando com os métodos convencionais de fabricação para acelerar o processo de fundição sob pressão na produção em massa automotiva.

O white paper, intitulado "How Additive Manufacturing is Transforming Tooling", apresenta seu tópico central por meio do termo "Manufatura convencional habilitada para AM". Embora não conhecesse a expressão, captei instantaneamente o conceito a que se refere, dado o uso crescente da impressão 3D para esse fim, sobretudo, em áreas como aeroespacial, energia e automóvel. A essência é que, ao usar AM para produzir componentes de ferramentas, as operações de fabricação podem acelerar a produção de peças de uso final e implementar recursos de design e desempenho que seriam impossíveis com os métodos tradicionais.

A fundição sob pressão envolve o vazamento de metal fundido em dois moldes ("matrizes") e espera até que o metal esfrie completamente. Quando a peça esfria e, assim, solidifica, os pinos ejetam o produto acabado. Esse aspecto – metal totalmente resfriado – é a chave de todo o processo e, para que ocorra na velocidade necessária para a produção em série, os insertos fundidos sob pressão tendem a utilizar, como parte de seu projeto, canais de resfriamento, nos quais o refrigerante é injetado, para acelerar a queda de temperatura e solidificação.

Como o metal só pode ser ejetado depois que cada seção da peça estiver sólida, a última seção a esfriar atrasa toda a operação. De acordo com a Velo3D, esperar que o inserto fundido esfrie representa cerca de 70% do tempo de fabricação de uma peça fundida. Essa, então, é claramente a fase que precisa ser direcionada para acelerar o processo de produção, e mesmo os menores ganhos mensuráveis ​​aqui podem ter um impacto agregado. Isso explica por que a otimização dos canais de resfriamento é tão importante.

No entanto, há um limite rígido para o quanto pode ser feito nessa frente com métodos convencionais de fabricação. Os canais de resfriamento tradicionais são normalmente perfurados na matriz em linhas retas com interseções de 90 graus. Isso limita as opções geométricas para fornecer o fluido de resfriamento e cria locais de iniciação de trincas nas interseções.

O Metal AM resolve ambos os problemas: os canais de resfriamento podem ser impressos dentro da estrutura de inserções fundidas que podem ser adicionadas às áreas maiores de remendos de matrizes com os tempos de resfriamento mais longos com uma seção que pode levar o refrigerante ao ponto ideal. Eles podem ser projetados em formas que permitem que o refrigerante alcance áreas de uma peça que levam mais tempo para solidificar ou seções onde as propriedades do material são essenciais para manter. Estes são conhecidos como "canais de resfriamento conforme" e são uma das grandes histórias de sucesso da entrada da AM no cenário de peças de uso final.

Ao mesmo tempo, nem toda plataforma AM de metal está pronta para lidar com essa tarefa, embora algumas sejam adequadas para isso perfeitamente. Em particular, o Velo3D Sapphire XC, apoiado pelas plataformas de software proprietárias totalmente integradas da empresa, é a máquina certa para o trabalho. Novamente, isso será explicado em uma postagem futura, mas qualquer pessoa interessada em descobrir por conta própria pode baixar o white paper aqui.