Estudante cria tecnologia de impressão 3D de metais fundidos

O sistema é mais simples do que as impressoras que usam a fusão do metal a laser. [Imagem: Douglas Levere]

Impressão de metais

Um estudante de graduação de engenharia está prestes a colocar no mercado a primeira impressora 3D que utiliza diretamente metal fundido para construir as peças.

Zack Vader, que começou o projeto aos 19 anos, recebeu apoio de seus professores da Universidade de Buffalo, nos EUA, para aprimorar o equipamento.

Tão logo o projeto foi anunciado pela incubadora de empresas da universidade, uma única empresa de autopeças anunciou o interesse de adquirir pelo menos 50 unidades da impressora - a um custo estimado em US$1 milhão cada uma.

A máquina representa um avanço drástico em relação às impressoras 3D atuais que trabalham com metais, nas quais um laser é usado para fundir o metal, que é aplicado na forma de pó ou fio. Nesse processo, algumas partículas não se fundem, criando pontos fracos nas peças.

Impressão de metal líquido
Zack Vader, agora com 24 anos, começou seu projeto quando precisou imprimir peças metálicas para um trabalho da escola, uma microturbina geradora de eletricidade - ele não encontrou nenhuma empresa que conseguisse fazer o que ele precisava.

Depois de decidir construir sua própria impressora 3D de metais, ele teve seu momento eureca ao submeter o metal fundido a um campo magnético pulsado. O campo transiente induziu uma pressão no metal que forçou a ejeção de gotas por um orifício. Estava determinado o processo fundamental pelo qual gotas de metal líquido podem ser ejetadas através de um bocal.

No projeto final, uma fita de alumínio disponível comercialmente é passada por uma unidade de fundição, que a aquece a 750º C. O metal liquefeito passa por um tubo cerâmico, que forma a câmara de ejeção, chegando finalmente a um orifício com diâmetro abaixo de um milímetro.
O fluxo ejetado é projetado para baixo sobre uma plataforma aquecida, uma mesa coordenada que se move para criar os sólidos 3-D camada por camada.

As peças - ainda sem acabamento - não apresentam os pontos de fragilidade das impressoras 3D de metais baseadas em laser. [Imagem: Douglas Levere]

Magnetohidrodinâmica
Segundo o professor Edward Furlani, que ajudou a transformar o conceito básico em um equipamento, o princípio não é muito diferente daquele que ocorre em uma impressora jato de tinta - a grande diferença é a temperatura.

Tudo se baseia na magnetohidrodinâmica, isto é, na manipulação de fluidos condutores usando um campo magnético. Na impressora de Vader, um campo magnético pulsado eletricamente permeia o metal fundido na câmara de ejeção e cria uma corrente elétrica circulante que interage com o campo magnético. O resultado é uma pressão que ejeta o metal líquido por um bocal apropriado.

"É uma tecnologia que vira o jogo," disse Furlani. "Acredito que sua base de aplicações irá continuar se alargando e expandindo no futuro. É uma engenharia multidisciplinar muito entusiasmante."
"Acredito que, neste estágio, ela possa complementar a impressão de metais tradicional. Mas, no futuro, talvez daqui a uns 10 anos, ela poderá dominar o mercado de impressão metálica porque ela imprime mais rápido, mais barato e com melhor qualidade," disse o professor Chi Zhou, outro membro da equipe que ajudou a transformar a ideia de um estudante em uma indústria.

Fonte: Inovação Tecnológica