O novo equipamento elimina muitas das restrições dos métodos tradicionais de fabricação, como a maquinação.

A Desktop Metal, fabricante de soluções de fabricação aditiva representada em Portugal pela CODI, está a revolucionar o processo produtivo com um portfólio de soluções de desempenho industrial, desde a prototipagem à produção em larga escala. A empresa americana lançou recentemente o Shop System, o primeiro sistema de ‘Metal Binder Jetting’, especialmente desenvolvido para produção de grandes quantidades de peças metálicas para uso final, comparável com a maquinação CNC.

A utilização do processo de fabricação aditiva pela indústria metalomecânica tem vindo a crescer de forma significativa, mas sempre associada a um conjunto limitado de aplicações: peças com geometrias cuja produção por outros métodos não é possível, peças com estruturas alveolares em 3D ou com geometrias complexas. Para que esta tecnologia possa competir com os processos de produção tradicionais e dar o salto para a produção em série, ultrapassando o mero benefício geométrico, tem de se tornar mais rápida e económica.

"O Shop System oferece aos utilizadores um processo de fabrico que funciona em harmonia com a maquinação, no chão de fábrica, e peças metálicas completamente densas, a um preço acessível”

Foi para dar resposta a este desafio que a Desktop Metal apresentou, na Formnext 2019, o novíssimo ‘Shop System’, o primeiro sistema de Metal Binder Jetting (MBJ) do mundo especialmente desenvolvido para o chão de fábrica. Segundo a marca, este equipamento promete levar a fabricação aditiva aos fabricantes de peças metálicas, oferecendo uma velocidade e custos comparáveis com os equipamentos de maquinação CNC.

O Shop System vem eliminar muitas das restrições dos métodos tradicionais de fabricação, como a maquinação. Além disso, tem um custo muito semelhante ao de uma máquina-ferramenta, conseguido graças à simplicidade do desenho da máquina. Por outro lado, tem a grande vantagem de não exigir grandes requisitos de proteção individual, comparando com o atualmente necessário a outros processos utilizados diariamente no chão de fábrica, como a soldadura.

“O Shop System oferece aos utilizadores um processo de fabrico que funciona em harmonia com a maquinação, no chão de fábrica, e peças metálicas completamente densas, a um preço acessível. Além disso, o sistema permite aos fabricantes eliminar custos com ferramentas, diminuir os prazos de entrega e conseguir novos negócios, graças ao menor custo por peça”, disse Jonah Myerberg, cofundador e CTO da Desktop Metal.

A solução Shop System, que inclui a impressora, uma câmara para o processamento do pó metálico e um forno de sinterização, integra-se perfeitamente com as restantes operações no chão de fábrica. Graças à tecnologia ‘Metal Binder Jetting’, é possível imprimir peças metálicas de uso final para uma grande variedade de indústrias, como a automóvel, de eletrónica de consumo ou de fabrico de ferramentas, com a qualidade, acabamento superficial e tolerâncias necessárias para coexistir com a maquinação.

O rácio de construção deste sistema de até 700 centímetros cúbicos por hora, o que, dependendo do tamanho da peça, significa uma capacidade de produção de centenas ou milhares de peças num período de 6 a 12 horas ou 70 kg de peças por dia. O facto de as peças serem impressas totalmente apoiadas no leito de pó e contarem com dispositivos de sinterização removíveis à mão, permite poupar horas de maquinação ou de EDM posterior para eliminação das estruturas de suporte típicas dos sistemas baseados em laser.

Com um tamanho de ponto de 16 microns por gotícula, 1600 DPIs nativos (resolução do agente aglutinante que liga o metal para a sinterização) e uma cadência de até 670 milhões de gotículas por segundo, o Shop System é, segundo a marca, o sistema de injeção de aglutinante de passagem única com maior resolução do mercado (cerca de 33% superior aos sistemas comparáveis).

Além disso, o tamanho ínfimo das gotículas (cerca de 1pL) e a e multiplexação automatizada, que pode ir até aos 6pL, oferece às peças um acabamento superficial e uma riqueza de detalhes impressionantes. Os 70.000 injetores por linha do sistema garantem uma redundância cerca de 25% superior à de outros sistemas de injeção de aglutinante de passagem única. Finalmente, um revolucionário sistema de revestimento proporciona uma uniformidade sem precedentes e peças de altíssima precisão.

O preço inicial para o sistema mais pequeno, com uma capacidade de construção de 4 litros, é de 150 mil euros. Estão também disponíveis modelos maiores, de 8, 12 e 16 litros.

No processo de fabricação aditiva utilizado pelo Shop System (Metal Binder Jetting ou MBJ), um agente aglutinante liga as partículas de pó metálico camada a camada, produzindo peças em estado verde que atingem a sua dureza e densidade finais na sinterização, sem derreter o metal envolvido. O pó não aglutinado suporta as peças durante a construção, o que significa que não há estruturas de suporte a serem removidas após a impressão 3D e as peças podem ser aninhadas nas três dimensões do volume de construção.

Segundo a Desktop Metal, as peças produzidas por este processo apresentam propriedades comparáveis com a fundição, exceto na densidade e precisão geométrica da peça - ambas as propriedades excedem o que a fundição geralmente consegue alcançar. O acabamento superficial após a impressão 3D e sinterização é de 4 mícrons Ra. Superfícies mais lisas e/ou tolerâncias finas dimensionais provêm da realização de processamento secundário por parte, provavelmente maquinação.

Quando comparado com o processo de fusão a laser em leito de pó, o processo ‘Metal Binder Jetting’ pode ser até 10 vezes mais rápido, com um custo por peça bastante inferior.