A impressão 3D para metais DMLS, também conhecida como manufatura aditiva, é a mais utilizada por empresas que aplicam a manufatura aditiva metálica em seus processos. Esta tecnologia é também conhecida como ‘fusão em leito de pó a laser’ ou ‘laser powder bed fusion’ (LPBF).

Falar em DMLS é equivalente a utilizar o termo geral SLM (selective laser sintering), no entanto, o termo DMLS refere-se à nomenclatura de tecnologia da empresa EOS, tradicional e renomada empresa do setor.

Neste artigo, vamos dar uma olhada em tudo o que você precisa saber sobre impressão 3D metal DMLS, desde os benefícios, materiais e processos de impressão até o pós-processamento e seu desempenho.

Benefícios da impressão 3D metal DMLS

A sinterização direta a laser de metal (DMLS) é um processo de impressão 3D de metal industrial que cria protótipos de metal totalmente funcionais e peças de produção em 7 dias ou menos. Uma variedade de metais produz peças finais que podem ser usadas para aplicações de uso final.

É importante ressaltar a importância

A tecnologia de impressão 3D de metal é comumente usada para:

• Prototipagem em materiais de nível de produção
• Geometrias complexas
• Peças funcionais de uso final
• Reduzindo componentes de metal em uma montagem

As impressoras 3D para metal DMLS (Direct Metal Laser Sintering) oferecem um nível superior de precisão, versatilidade, qualidade e eficiência para usuários finais. Esta tecnologia é a principal escolha para impressão 3D em metal, possuindo vantagens significativas em relação a outras tecnologias de impressão 3D para metais também por fusão em leito de pó (PBF) e demais sistemas de impressão.

Uma das principais vantagens da DMLS frente à tecnologias concorrentes é a alta precisão. Devido ao tamanho ultrafino dos lasers usados, os resultados são superiormente precisos. Além disso, a tecnologia DMLS permite a impressão de peças com geometria complexa com alta precisão dimensional, ao contrário de outras tecnologias que podem dar um aspecto superficial mais rugoso e necessariamente o tratamento superficial pode ser mais trabalhoso e demorado.

Outro grande benefício da impressão 3D metal DMLS é a sua versatilidade. A tecnologia é capaz de imprimir materiais muito diferentes, como aço inoxidável, níquel, titânio, alumínio, cobre e muito mais em um mesmo equipamento. Para cada material, no entanto, é necessário ter em mãos as configurações de parâmetros necessários para aquela operação. Estes dados devem ser discutidos com a engenharia de aplicações do representante local da fabricante.

Baixe aqui a lista de materiais metálicos desenvolvidos para imprimir na EOS.

A impressora 3D metal DMLS é extremamente eficiente. A alta velocidade de processamento, bem como o tempo de aquecimento curto (cerca de 30 min), significam que o trabalho pode ser concluído em tempo menor, quando comparado com algumas outras tecnologias. Além disso, a tecnologia também suporta produção em massa, oferecendo aos usuários a possibilidade de imprimir grandes quantidades de peças de forma rápida e eficiente sem uso de suportes ou o uso mínimo quando possível aplicar esta técnica.

Como funciona o processo de impressão DMLS

O DMLS utiliza um a quatro lasers (depende do modelo da máquina) para derreter camadas de 0,2 a 0,6mm de metal a partir de um leito de pó, formando assim peças metálicas personalizadas com acabamento extremamente fino. O processo de construção da peça se dá da base para o topo, dando uma maior liberdade de construir peças complexas.

O DMLS segue a sequência básica do processo para a maioria das tecnologias de impressão 3D: modelar, fatiar e imprimir camada por camada. Depois que um modelo 3D é criado e fatiado com o software apropriado, o código necessário para a impressora fazer a peça é fornecido à impressora e o processo físico pode começar.

Para começar, o funil da impressora DMLS é preenchido com o pó de metal desejado. Os aquecedores da impressora levam o pó a uma temperatura próxima à faixa de sinterização da liga. A impressora usa um gás inerte, que protege o pó aquecido e a peça à medida que ela é construída.

A construção começa com a aplicação de uma fina camada de pó de metal na plataforma de construção. O laser então inicia seu caminho para essa camada, derretendo as camadas de modo seletivo, transformado o pó em um sólido. A sequência de aplicar uma camada e derreter continua até a conclusão da peça.

Depois que a peça é deixada esfriar, o pó de metal solto ao redor é removido da impressora. As últimas etapas incluem a remoção do suporte, bem como qualquer pós-processamento necessário.

As peças DMLS podem ser tratadas como peças metálicas produzidas por metalurgia convencional para processamento posterior. Isso pode incluir usinagem, tratamento térmico ou acabamento de superfície.

Pós-processamento

Quando se trata de impressão 3D de metais, o pós-processamento é essencial para obter bons resultados. A tecnologia DMLS, também conhecida como impressora 3D metal laser, é a tecnologia de fabricação aditiva mais utilizada para obter resultados de alta qualidade em materiais metálicos. O processo, que é baseado na fusão em leito de pó (PBF, Powder Bed Fusion), exige algum trabalho adicional para garantir o melhor desempenho e acabamento final.

O processo de pós-processamento de metais começa com a limpeza das peças terminadas. O objetivo é eliminar toda a sujidade que possa comprometer o acabamento final das peças. Bem como para outras tecnologias de metalização, isso pode incluir lavagem a água com detergente, jateamento abrasivo, decapagem química ou esmerilhamento.

O processo posterior pode ser a remoção das peças da placa ou a remoção dos suportes de impressão, caso necessário.

Após a limpeza, as peças precisam ser tratadas novamente para atingir o acabamento desejado. Esses acabamentos dependem do material utilizado, mas normalmente incluem polimento, lixamento, escovamento, nivelamento, anodização, cromagem, galvanização e laca.

Tratamentos térmicos

Os processos especializados de tratamento térmico melhoram as propriedades mecânicas das peças, aliviando as tensões internas que se desenvolvem durante o processo de sinterização. 

• Alívio
de tensão • Prensagem isostática a quente (HIP)
• Recozimento por solução
• Envelhecimento

Inspeções e relatórios de qualidade

Valide a geometria da peça e avalie a estrutura do material para relatórios de qualidade.

• Inspeções dimensionais com relatório
• Inspeção de primeiro artigo (FAI)
• CMM, varredura óptica e CT
• Raio-X
• Análise de rugosidade e porosidade da superfície
• Certificado de conformidade com rastreamento de peças

Desempenho da impressora 3D metal DMLS

As propriedades de uma peça acabada são comparáveis ​​a uma peça fundida no mesmo material. Peças metálicas fortes e funcionais são produzidas pelo processo DMLS. O SLM pode produzir uma peça mais forte derretendo o metal. As peças finais têm boas propriedades mecânicas em todas as direções. (Alguns métodos de impressão 3D — por exemplo, FDM — tendem a ser fracos em pelo menos uma direção.)

No entanto, é importante considerar que, como em todo processo de fabricação, existem limitantes e é necessário fazer um estudo e corpo de prova antes, durante e após a produção da peça para validação.

Aplicações da impressora 3D DMLS

Poucos processos de impressão 3D são capazes de imprimir diretamente objetos usando apenas o metal sem uso de aglutinantes – o DMLS pode. Essa capacidade torna a tecnologia popular na fabricação de peças complexas usando metais e ligas de alto desempenho.

As áreas que se beneficiam muito com o uso do DMLS são as indústrias médica, moldes, odontológica e aeroespacial. Suas peças frequentemente requerem o uso de materiais de alto desempenho ou exóticos. A DMLS pode construir peças que simplesmente não podem ser fabricadas com tecnologias convencionais de usinagem.

• Medicina:  próteses personalizadas podem ser modeladas e impressas em materiais como ligas de titânio para substituir porções de ossos perdidos por acidente ou doença. Eles têm alta resistência, são resistentes ao ataque do corpo e a porosidade ajuda o osso a crescer na estrutura protética. Mais importante ainda, cada prótese pode facilmente ser feita de forma única para cada paciente.
• Odontologia:  Próteses, pontes, coroas e dentaduras parciais são facilmente modeladas especificamente para o paciente e depois impressas em materiais de alta resistência, como cromo-cobalto. Ajuste personalizado, resistência e durabilidade de longo prazo estão rapidamente disponíveis por meio do processo de impressão DMLS.
• Aeroespacial: DMLS é uma parte fundamental da redução do número de peças, criação de geometrias complexas e redução de peso, mantendo ou aumentando a resistência e durabilidade das peças. As peças DMLS são usadas em aeronaves comerciais e foguetes, desde simples suportes até peças complexas de turbinas e sondas. Até escapamentos completos de foguetes podem ser produzidos.
• Moldes: Possibilita a capacidade de produzir insertos de moldes e aumentar sua eficiência e melhorando o processo como um todo, desde a produtividade até a redução de custos com energia e desgaste da injetora.
• Ferramentas de corte: Algumas empresas líderes neste segmento, como a Sandvik já fabricam ferramentas com maior eficiência para usos especiais.

Considerações finais

Após discutirmos as vantagens da tecnologia DMLS e considerar suas limitações, devemos chegar à conclusão de que a impressora 3D metal DMLS oferece uma das melhores escolha para impressão 3D de metais, permitindo um processo rápido, preciso e eficiente. Sua precisão, variedade de materiais e alta qualidade superficial e repetibilidade garantem processos estáveis e um equipamento com grande vida útil.

No entanto, é importante lembrar que a impressora 3D metal DMLS exige um nível maior de aprendizado quando comparada a processos mais comuns de impressoras para prototipagem. É necessário ter um conhecimento profundo do processo e da tecnologia para obter os melhores resultados da impressão 3D metal DMLS.

A AMS Brasil representa a EOS e pode ajudar sua empresa a escalar os conhecimentos em manufatura aditiva industrial. Entre em contato agora mesmo e agende uma reunião com nosso time de aplicações.