Cientistas da Universidade de Manchester descobriram que pequenas mudanças de temperatura durante a deposição de steel fundido podem alterar substancialmente a qualidade das peças de alumínio impressas em 3D, de acordo com um estudo publicado em Materiais e Design.
A pesquisa se concentrou na deposição de steel fundido, ou MMD, um processo que deposita alumínio pré-derretido em vez de derretê-lo no native. Essa abordagem reduz a intensidade do ciclo térmico em comparação com muitas técnicas estabelecidas de impressão 3D de steel, que normalmente envolvem aquecimento e resfriamento extremamente rápidos que podem introduzir tensões residuais e distorções. A equipe testou o processo usando a liga de alumínio 4043, um materials comum na fabricação e na engenharia.
As temperaturas mais altas do bico e do substrato retardaram o resfriamento, o que produziu estruturas de grãos maiores e aumentou a porosidade – pequenos vazios internos que podem enfraquecer um componente. As temperaturas de processamento mais baixas fizeram o oposto, promovendo um resfriamento mais rápido, estruturas de grãos mais finas e menos defeitos. O estudo também descobriu que os níveis de defeitos e o tamanho do grão geralmente diminuíam à medida que a impressão se acumulava através de camadas sucessivas, sugerindo que as condições térmicas mudam à medida que a construção avança e influenciam a forma como o materials se solidifica.
“Compreender como as condições de processamento afetam a estrutura interna de um componente impresso é essencial para que as tecnologias de fabricação aditiva sejam usadas mais amplamente em aplicações industriais exigentes. Nosso estudo mostra que ajustes relativamente pequenos nas temperaturas de fabricação podem ter um grande impacto na formação de defeitos e no desenvolvimento microestrutural, “disseram o Dr. Fan Wu e o Dr. Wajira Mirihanage, co-autores do Departamento de Materiais da Universidade de Manchester.
Apesar dos defeitos observados, os valores de dureza e módulo de elasticidade dos componentes impressos ficaram dentro da faixa esperada para a liga de alumínio 4043, equiparando-os às peças fabricadas através de rotas convencionais de fabricação.
Dr. Wu e Dr. Mirihanage observaram que o MMD ainda é relativamente novo e que a compreensão existente de como suas condições de processamento afetam os materiais acabados é limitada. Ao estabelecer ligações entre parâmetros, microestrutura e formação de defeitos, eles dizem que o trabalho estabelece uma base para otimizar futuras estratégias de fabricação. O próprio MMD foi desenvolvido pela ValCUN BV, um fabricante com sede na Bélgica focado na fabricação de aditivos metálicos implantáveis e acessíveis.
Fonte: manchester.ac.uk