Apenas espaço! Um enorme pedaço de titânio em 6,5 dias

A SLM Solutions , líder no desenvolvimento das mais recentes tecnologias para impressão 3D com metais, concluiu um projeto para fabricar produtos de titânio para a indústria aeroespacial com um tamanho de 31 x 22,2 e um diâmetro de 21,9 cm.

Hoje é a maior parte fabricada em uma instalação aditiva SLM 280 com dois lasers de 400 watts. Foi essa máquina que tornou possível imprimir um produto desse tamanho em um tempo relativamente curto em comparação com a tecnologia de fabricação tradicional.

O tamanho padrão da plataforma de compilação nas impressoras 3D desta classe é de 250 mm x 250 mm. No entanto, a SLM 280 possui uma plataforma ampliada de 280 mm x 280 mm, o que possibilita a impressão de produtos maiores.

Graças aos desenvolvimentos no campo da impressão 3D com metais, usando a tecnologia seletiva de fusão a laser (incluindo titânio) para as necessidades da indústria aeroespacial, levando em consideração a alta resistência e o baixo peso desse metal, a SLM Solutions se tornou uma das empresas líderes na realização de pedidos de OEMs. A SLM Solutions conseguiu superar as limitações associadas ao tamanho da câmara de construção e outras dificuldades encontradas na fabricação de grandes produtos de titânio, e continua aprimorando sua tecnologia nessa área.



Processo de impressão 3D de pó de titânio

Conforme explicado por Mike Hansen, engenheiro de implementação da SLM Solutions na América do Norte, os avanços na impressão 3D com titânio são especialmente importantes: o titânio é um metal muito duro que é suscetível a trincas devido a altas tensões residuais, que se tornaram um problema sério. "A geometria da peça não era particularmente complicada, mas a dificuldade estava em usar uma tecnologia aditiva para produzir um produto tão grande com titânio", observou o engenheiro.

O sistema SLM Solutions desenvolvido e patenteado, composto por dois lasers, ajudou a resolver esse problema. O processamento do produto na zona de sobreposição simultaneamente por dois lasers tornou possível não apenas acelerar o processo de impressão, mas também fabricar um produto maior. A SLM Solutions testou o material na área de sobreposição, o que confirmou que não havia diferença na qualidade do material entre as áreas impressas por um laser e as áreas na área de sobreposição que os dois lasers aplicaram alternadamente. Os engenheiros da SLM Solutions executaram várias iterações para preparar o arquivo e imprimir várias amostras de teste para garantir que a tarefa foi concluída. O cliente precisava de um método de fabricação deste produto, que economizasse custos e tempo, além de reduzir o peso .

“Este produto se destaca pelo tamanho e pelo fato de ser fabricado em titânio em seis dias e meio sem interrupção no processo de impressão”, diz Hansen. "O fato de a impressora SLM 3D ser capaz de trabalhar por tanto tempo sem exigir limpeza ou outra manutenção é extremamente importante por si só."

Embora a tecnologia de impressão 3D geralmente chame a atenção com sua capacidade de reproduzir geometria exclusiva, este produto para a indústria aeroespacial não foi particularmente difícil desse ponto de vista. No entanto, dificilmente seria possível obter uma parte de titânio desse tamanho em tão pouco tempo usando a tecnologia de usinagem tradicional.

O processo de fabricação por usinagem tradicional levaria várias semanas

“A tecnologia de fabricação aditiva não está vinculada às limitações das máquinas-ferramentas e ferramentas tradicionais, para que possamos criar mais formas orgânicas, e todo o ciclo de design e desenvolvimento de produtos críticos para a indústria aeroespacial é significativamente reduzido”, explicou Hansen.

Richard Grylls, MD em Metalurgia, Chefe de Implementação e CTO da SLM Solutions na América do Norte, comentou: “Dado o tamanho do produto, o processo de fabricação usando usinagem convencional levaria várias semanas; no entanto, seriam necessários quatro ou cinco reajustes. Em outras palavras, esse seria um processo muito caro. Levaria ainda mais tempo para fabricar um produto usando a tecnologia de fundição , uma vez que exigiria equipamentos, e o processo de fabricação poderia levar até seis meses. Além disso, o equipamento tradicional tem um alto custo. Concluímos a tarefa muito mais rapidamente, embora o custo do produto tenha sido maior. No entanto, dado o tempo economizado, esses custos são justificados para um produto crítico desse tamanho. ”



Raquete de turbina impresso na unidade aditiva SLM 280HL

A SLM Solutions alcançou resultados impressionantes em termos de velocidade de produção, qualidade e densidade do produto final. Hansen observou que “atender a rígidos requisitos e especificações de qualidade dos materiais ao usar titânio em indústrias fortemente regulamentadas, como as indústrias aeroespacial e automotiva, exige vários testes de materiais e otimização de parâmetros para garantir que o cliente receba exatamente o que precisa "

Os requisitos para o controle de qualidade na indústria aeroespacial são bastante amplos: para verificar o produto quanto a vazios ou porosidade, geralmente é usado um método de teste não destrutivo, como a tomografia computadorizada, mas o cliente pode escolher testes destrutivos e cortar o produto. “Primeiro executamos testes não destrutivos do produto e, em seguida, testamos em condições próximas do real, instalando o produto no mecanismo e desenvolvendo o recurso antes que ele fosse destruído”, diz Hansen.

Com o desenvolvimento da tecnologia de fabricação aditiva, a SLM Solutions está vendo uma demanda crescente por suas soluções. No entanto, os materiais e os processos de fabricação estão sendo aprimorados tão rapidamente que os padrões não os acompanham. "Somos cada vez mais procurados por empresas que usam tecnologias tradicionais, mas nos esforçamos para aumentar a velocidade de produção, mantendo a qualidade e queremos tirar vantagem da fabricação aditiva", acrescentou Hansen. "Essa indústria está mudando literalmente todos os dias e está se desenvolvendo muito rapidamente, mas estamos vendo uma lacuna entre o ritmo de desenvolvimento de tecnologias de fabricação aditiva e a capacidade de algumas indústrias, em especial aeroespacial e automotiva, de certificar novos materiais e tecnologias com a mesma rapidez."

Dimensões do produto: 31 x 22,2 cm, diâmetro 21,9 cm
Material: Ti64
Duração da impressão: 6,5 dias
Instalação de aditivo: SLM 280 com dois lasers de 400 W