De acordo com o Departamento de Energia dos EUAO Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL), os recentes avanços mostram que os moldes de metallic impresso em 3D oferecem uma abordagem mais rápida, mais econômica e flexível para produzir grandes componentes compostos para veículos produzidos em massa em comparação com os métodos de ferramentas tradicionais.
A pesquisa, realizada na instalação de demonstração de fabricação (MDF) na ORNL, confirma que a AM em larga escala é adequada para a criação de moldes metálicos complexos, com eficiências que podem acelerar a adoção de materiais compósitos leves no setor automotivo.
“Esse tipo de tecnologia pode ajudar reindustrialize os EUA E aumente sua competitividade, criando maneiras mais inteligentes e rápidas de criar ferramentas essenciais ”, disse Andrzej Nycz, pesquisador principal do grupo de robótica e controles de fabricação da ORNL.
Tradicionalmente, as ferramentas de metallic são feitas subtraindo o materials de blocos de aço forjados grandes – um processo que take away até 98% do materials unique, gera resíduos significativos e geralmente leva meses devido a atrasos na cadeia de suprimentos. Em contraste, Estou reduz o desperdício a cerca de 10%, usando o fio de solda amplamente disponível como matéria -prima.
O AM também permite que os engenheiros produzam geometrias de molde mais complexas, como canais de aquecimento internos, que seriam difíceis de alcançar o uso da usinagem convencional. “Quanto mais complexa a forma, a fabricação aditiva mais valiosa se torna”, disse Nycz.
A equipe de pesquisa fez uma parceria com a Collaborative Composites Options (CCS), operadora da IACMI – o Instituto de Composites, para colocar o conceito à prova. Eles escolheram imprimir em 3D um molde de gabinete de bateria grande, completo com recursos internos complexos. Usando um processo de soldagem de arco de metallic a gás (GMAW) em Lincoln Electrical Additive Optionsduas matrizes em forma de net-net foram impressas a partir de arame ER410 de aço inoxidável. O processo GMAW usa um arco elétrico para derreter um eletrodo de arame consumível para construir camadas de metallic e criar componentes complexos enquanto usam um gás protetor de proteção para evitar contaminação. A equipe aplicou uma estratégia especializada de caminho de ferramentas para redução de peso, mantendo a força.
A análise subsequente confirmou que os leves requisitos de desempenho estrutural do molde atendido, validando a viabilidade do AM para ferramentas de produção de alto desempenho.
O projeto foi financiado pelo Escritório de Tecnologias de Materiais e Manufatura da DOE (AMMTO). Pesquisadores adicionais que contribuíram para este projeto incluem John Unser do Composite Purposes Group, Peter Wang, da Ornl, e Jason Flamm e Jonathan Paul, da Lincoln Electrical Additive Options.
O MDF, apoiado pela Ammto, é um consórcio nacional de colaboradores que trabalham com o ORNL para inovar, inspirar e catalisar a transformação da fabricação dos EUA.