3D - Receita técnica para impressão sem "rasuras" | Page 3
O monitoramento ocorre, segundo ela, "extrapolando conhecimentos de processos de fundição, da soldabilidade do material e do impacto dos parâmetros de deposição por soldagem selecionados. Com isso, obtém-se a otimização das propriedades e o controle de texturas". Por outro lado, ela recomenta atenção especial aos parâmetros de deposição e dos processos de soldagem selecionado para a fabricação por MA. São eles que determinam, por exemplo, a qualidade dimensional e o acabamento do componente.
Em geral, as peças fabricadas por manufatura aditiva têm menor tenacidade do que as que são usinadas a partir de laminados, observa Américo Scotti, professor-visitante do Centro para Pesquisa e Desenvolvimento de Processos de Soldagem (Laprosolda), da Universidade Federal de Uberlândia. Algumas ligas tratáveis termicamente, segundo ele, (como as de alumínio, por exemplo), podem também apresentar resistência à tração mais baixa. Ressalta, porém, que existem soluções para essas limitações.
O fator mais crítico na manufatura aditiva de metais é a fadiga, afirma Marques, do Instituto Ânima, lembrando que, mesmo uma porosidade de 0,1%, como ocorre nos processos em que o pó é completamente fundido, o impacto é significativo nos resultados de fadiga. Nos casos em que as aplicações demandam uma solução que neutralize essa desconformidade, ela recomenda o tratamento térmico HIP (Hot Isostatic Pressing, prensagem isostática a quente), o qual diminui a porosidade e, consequentemente, aumenta a resistência à fadiga.
Lopes, do Ministério de Ciência e Tecnologia, sugere também, nesse caso, o tratamento superficial por meio de modificação química ou deposição de outros materiais, ou física como lixamento, usinagem etc. Além disso, ele inclui dureza, módulo de elasticidade, resistência à flexão e tração como propriedades que merecem atenção na impressão 3D. Todas essas são particularmente essenciais para a eficácia do desempenho de próteses, acrescenta Neto, do IPT.
A aplicação da peça e seus requisitos são determinantes em qualquer um dos processos de construção e deposição de camadas, segundo Zanatta, diretor de Inovação dos Institutos Senai (Fiesc). "Em um filtro metálico podemos não estar preocupados com a porosidade. Em outros casos, por exemplo, um inserto para molde de injeção de plástico, com canais conformados, já alcançamos 99,97% de densificação. E através de processos de tratamento térmico adequados, obtivemos propriedades como dureza e resistência à tração tão boas ou até melhores que um material produzido pela rota convencional", afirmou.
Restrições como furação, fresamento, torneamento etc., típicas da manufatura convencional, têm seus efeitos igualmente amenizados pela impressão 3D, segundo Zanatta, acrescentando que uma de suas principais contribuições, em termos de produtividade, é a possibilidade de reúso de quase 100% do pó a cada rodada de impressão. Esse diferencial se torna ainda mais evidente quando comparado, na prática, o consumo de matérias-primas de ambas as rotas tecnológicas para a produção de um determinado produto. No caso da indústria aeronáutica, para obter uma peça de 1 kg, à base de titânio, o processo convencional demanda cerca de 100 kg de material. O mesmo produto consome menos de 1,5 kg de liga, quando produzido por manufatura aditiva, compara Neto, do IPT.
Em outras palavras, muitos componentes aeronáuticos em ligas de titânio podem representar menos que 10% do material inicial, quando usinado na sua forma final, pelo processo convencional. Na prática, gera-se um volume "absurdo de cavacos", interpreta Lopes, do Ministério da Ciência e Tecnologia. "Assim, gasta-se energia para fazer um bloco, usiná-lo e durante o ciclo de reciclagem, visando reutilizá-lo. No caso do pó, gasta-se energia apenas para obtê-lo, focando o consumo energético somente onde é necessário", afirma.
Quanto mais material tiver que ser removido por usinagem, menos econômica será operação por impressão 3D, observa Scotti, do Laprosolda, lembrando que a precisão dimensional de uma peça é um indicativo de taxa reduzida de cavacos após a deposição de camadas. No entanto, diz ele, "uma grande ondulação de parede após deposição de camadas também significa uma grande quantidade de material a ser subtraído, mesmo que a dimensão-alvo possa ter sido alcançada".
Sabrina: importante observar o formato das partículas
O rigor dimensional é um fator de grande impacto, quando se utilizam materiais de elevado custo, complementa Sofia, da UFPR. Ela cita ainda economia gerada pela produção de peças ocas, sem prejuízo das propriedades mecânicas, e o valor agregado por componentes fabricados de forma unitária. Essa condição viabiliza, por exemplo, a manutenção de equipamentos fora de linha, contribuindo para a redução de sucata industrial.
Destaque-se também a fabricação de peças com geometrias extremamente complexas, aliada aos softwares de otimização topológica, conforme observa Marques, do Instituto Ânima. Por meio dessas ferramentas são projetados lotes com quantidades mínimas de materiais e resistência mecânica equivalente às de peças convencionais.
Por tudo isso, afirma Lopes, do Ministério da Ciência e Tecnologia, a manufatura aditiva é considerada uma tecnologia com grande potencial de disruptibilidade. Graças a essa rota tecnológica, surgem portfólios inovadores, com custos operacionais menores e, sobretudo, mais competitivos, compartilhando vantagens e multiplicando resultados. Um exemplo, segundo ele, é o impacto da redução de peso de componentes para a consolidação de uma regra conhecida no segmento aeronáutico. Ou seja, cada quilo de material que deixa de ser usado na produção de um avião de grande porte significa uma redução de US$ 4 mil, ao longo de seu ciclo de vida