Raise3D MetalFuse - Impressora 3D industrial de metal

Raise3D, o conhecido fabricante de impressoras 3D FDM e filamentos de qualidade, criou MetalFuse, uma solução completa para a fabricação aditiva com os filamentos metálicos Ultrafuse 17-4PH e Ultrafuse 316L de BASF, e o filamento Ultrafuse Support Layer, ideal para a produção de ferramentas, modelos e acessórios, peças funcionais, protótipos e lotes.

Vídeo 1: A solução integral MetalFuse para a fabricação interna com os filamentos Ultrafuse de BASF. Fonte: Raise3D.

A solução MetalFuse é o primeiro ecossistema de impressão interna totalmente integrado que utiliza os filamentos metálicos Ultrafuse de BASF, com um custo de propriedade e manutenção relativamente baixos, e outras inumeráveis vantagens sobre a fabricação de metais SLS ou os métodos tradicionais de fabricação de metais.

Fabricação aditiva em frente a fabricação tradicional

A fabricação tradicional é estupenda para fabricar em grandes volumes. No entanto, quando se trata de desenhos sofisticados em lotes pequenos e médios, a fabricação aditiva não tem concorrência. Em comparação com os métodos tradicionais de fabricação de metal, como a usinagem CNC ou o moldo por injeção de metal (MIM), ou inclusive a impressão 3D SLS com pós metálicos, a fabricação aditiva com filamentos metálicos apresenta inumeráveis vantagens.

Vídeo 2: Como a Raise3D implementa o fabrico flexível. Fonte: Raise3D.

Não só reduz significativamente o tempo e o custo de produção e aumenta a segurança do utente, senão que também lhe dá muita mais liberdade quanto ao desenho da peça, a sua personalização e o número de peças produzidas. Isto faz possível a produção de peças que com a fabricação tradicional podem ser mais caras, levar mais tempo ou simplesmente não ser exequíveis.

Imagem 1: Comparação das propriedades das peças produzidas com Ultrafuse 316L com MIM em frente a MetalFuse. Fonte: Raise3D, Associação Americana da Indústria Pulvimetalúrgica.

Não obstante, as peças impressas em 3D com filamentos metálicos devem submeter-se a processos de debinding e sinterizado, que eliminam o polímero aglutinante e convertem a peça verde em uma peça marrón e, posteriormente, em um objeto totalmente metálico. O debinding e o sinterizado são processos exigentes e complexos, pelo que normalmente estes serviços os realizam profissionais com a ajuda de equipas especializados. Com MetalFuse, no entanto, isto pode se fazer facilmente e com segurança na própria empresa.

Que inclui MetalFuse?

A solução MetalFuse consta de:

1. Forge 1 - impressora  3D de metal de sobremesa.
2. D200-E - forno de debinding catalítico.
3. S200-C - forno de sinterizado ao vazio.

Todos eles estão otimizados para oferecer o máximo conforto e segurança ao utente, bem como um fluxo de trabalho de impressão 3D em metal eficiente: desde o laminado, passando pela impressão, o debinding e o sinterizado, até uma peça rematada 100 % de metal.

Imagem 2: A solução MetalFuse para a fabricação aditiva com os filamentos metálicos Ultrafuse de BASF. Fonte: Raise3D.

Com a solução Raise3D MetalFuse, as peças verdes (1) impressas em 3D com os filamentos metálicos Ultrafuse na impressora Forge 1 passam pelo processo de debinding (2) no forno de desaglomerado catalítico D200-E para eliminar o aglutinante de polímero da peça. 

Imagem 3: Processo de impressão, debinding e sinterizado com MetalFuse. Fonte: Raise3D.

A seguir, a peça marrón decorrente introduz-se no forno S200-C para o seu sinterizado (3), onde se elimina qualquer resto de polímero aglutinante. O resultado é uma peça totalmente metálica (4) que pode submeter a um tratamento posterior, por exemplo mediante polido.

Forge 1, impressora 3D de metal de sobremesa

A impressora 3D FDM Forge 1 tem um volume de construção considerável de 300 x 300 x 300 mm para extrusão simples e 255 x 300 x 300 mm para extrusão dupla. Isto dá liberdade de uso quanto ao tamanho e a complexidade das peças, e também permite produzir em lotes muitas peças ao mesmo tempo.

Imagem 4: A impressora 3D de metal Forge 1 faz parte da solução MetalFuse. Fonte: Raise3D.

O sistema de extrusão dual com elevação eletrónica e cinemática precisa garante uma alta velocidade (30-150 mm/s) e precisão de impressão. A Raise3D Forge1 imprime capas de 0.25 a 0.1 mm, produzindo peças com superfícies exteriores lisas. A Forge 1 conta com uma placa de construção de vidro nivelada automaticamente com uma cama térmica de silicona, que assegura uma adesão ótima e garante uma calibragem precisa. A Forge1 vem com uma boquilha predeterminada de 0.4 mm que pode imprimir a temperaturas de até 300 ºC.

Imagem 5: A impressora 3D de metal Forge 1 trabalhando em modo de extrusão dual. Fonte: Raise3D.

Aparte disto, a impressora 3D Forge 1 tem várias características inteligentes que otimizam o processo de trabalho e o fazem seguro e eficiente. A impressora 3D está equipada com um filtro HEPA com carvão ativado e, quando está em funcionamento, só gera uns 55 dB, o que faz com que o processo de impressão 3D seja silencioso e agradável e que o dispositivo seja adequado para meios sensíveis ao ruído, como laboratórios ou centros de ensino.

Forno de debinding D200-E

O forno de debinding MetalFuse D200-E utiliza o debinding catalítico com ácido oxálico em uma atmosfera de argón e nitrógeno, um processo totalmente seguro e respetuoso com o médio ambiente com uma taxa de debinding muito elevada (mais de 1 mm/h). O método de debinding catalítico com ácido oxálico utilizado no forno Raise3D D200-E é o primeiro caso de aplicação desta tecnologia no contexto da fabricação aditiva de metais, já que outros métodos de AM utilizam o debinding com dissolventes ou térmico para peças impressas em 3D com filamentos metálicos.

Imagem 6: O forno de debinding D200-E. Fonte: Raise3D.

Segundo as provas internas de Raise3D, este processo supõe uma poupança do 60 % no tempo de debinding (4-12 horas em local de 12-7 horas) em comparação com o debinding com dissolventes ou térmico, é mais fácil que o tratamento com ácido nítrico e aumenta a densidade da peça até o 98 % da densidade do ferro forjado (um 52 % mais em comparação com os produtos obtidos mediante debinding com dissolventes).

O forno de debinding D200-E tem uma câmara de trabalho de 200 x 200 x 200 mm com bandejas multinivel ajustables (7 posições).  D200-E está equipado com várias funções inteligentes, como enclavamientos de segurança, um botão de paragem de emergência na parte delantera e instalações de adsorción de carvão ativado para o tratamento dos gases de escape. Além disso, a D200-E pode deslocar graças às rodas giratórias incorporadas com bloqueios de nivelação ajustables.

Imagem 7: A interface de utente do forno de debinding D200-E. Fonte: Raise3D.

O dispositivo tem uma interface fácil de usar que se mostra em um ecrã táctil de 7" e pode ligar à rede mediante WLAN ou Ethernet através de qualquer navegador. O progresso do trabalho de debinding pode seguir-se ao vivo e proporcionam-se perfis de temperatura e pressão autogenerados.

Forno de sinterizado S200-C

O último passo no caminho para obter uma peça 100 % metálica em impressão 3D é o sinterizado. O forno de sinterizado ao vazio S200-C faz parte da solução Raise3D MetalFuse para a fabricação aditiva com os filamentos metálicos Ultrafuse de BASF. O S200-C encarrega-se de eliminar qualquer resto de aglutinante polimérico da peça marrón em uma atmosfera de argón-nitrógeno com a ajuda de temperaturas por embaixo do ponto de fusão do metal, geradas por uma vareta de aquecimento de grafite até um máximo de 1450 ºC. Deste modo, a peça alcança as suas propriedades finais de dureza e resistência.

Imagem 8: Exterior e interior do forno de sinterizado S200-C. Fonte: Raise3D.

O forno de sinterizado S200-C destaca pela sua rápida capacidade de sinterizado combinada com um baixo consumo de gás e energia, uma vantagem innegable para a produção a pequena escala. O consumo de gás argón é tão baixo como 3 l/min e o processo de sinterizado dura umas 10-24 h (em frente às 17-31 horas de outros dispositivos de sinterizado), com um consumo de 80 kWh.

Imagem 9: O processo de sinterizado de MetalFuse. Fonte: Raise3D.

O forno de sinterizado Raise3D S200-C tem uma câmara de trabalho de 200 x 200 x 200 mm com bandejas multinivel ajustables (6 posições), um botão de paragem de emergência montado na parte frontal e proteção contra sobretemperatura, o que faz com que o seu uso seja seguro e cómodo.

Imagem 10: MetalFuse é compatível com o software de laminação ideaMaker Metal. Fonte: Raise3D.

Ao igual que os demais dispositivos da família MetalFuse, o forno de sinterizado S200-C está equipado com um ecrã táctil de 7" para um controlo cómodo e com uma interface de utente intuitiva que permite ao utente gerir o processo facilmente. Além disso, o dispositivo é totalmente compatível com uma edição especial do software ideaMaker (ideaMaker Metal) que oferece modelos otimizadas para um sinterizado sem problemas.

Impressão rentável de metais

O pacote de soluções MetalFuse para a fabricação aditiva de metais nasceu da combinação de duas forças: O espírito visionario e a experiência de Raise3D na construção de equipas de impressão 3D de alta gama e os filamentos metálicos de qualidade Ultrafuse de BASF e os conhecimentos técnicos procedentes do moldo por injeção de metais (MIM).

Imagem 11: Peças sinterizadas (esquerda) e polidas (direita) fabricadas com a solução MetalFuse. Fonte: Raise3D.

Estes ativos, combinados com o desejo de oferecer uma solução rentável para a fabricação aditiva metálica, deram como resultado a impressora 3D metálica Forge 1, o forno de debinding D200-E e o forno de sinterizado S200-C. Estes três dispositivos permitem ao utente fabricar peças complexas ou lotes pequenos com os filamentos metálicos Ultrafuse de BASF, e fazer o debinding e sinterizado, todo isso em um fluxo de trabalho singelo, seguro, fiável, ágil, otimizado e eficiente. Graças à solução Raise3D MetalFuse para os filamentos metálicos BASF Ultrafuse, minimiza-se significativamente a manipulação das peças verdes, reduz-se drasticamente o tempo de espera desde a ideia até a peça final, reduz-se a zero a necessidade de interagir com terceiros para o D&S e garante-se a total confidencialidade ao ter todo o processo na própria empresa.