Desde a produção de pó metálico até à sua reciclagem na fabricação aditiva
O pó metálico é a matéria-prima para vários processos de fabrico aditivo seja para prototipagem em substituição de métodos tradicionais de fabricação (maquinagem CNC, fundição a vácuo e moldagem por injeção), seja para produção. A sua qualidade e a conservação das suas especificações técnicas ao longo do tempo são fundamentais para garantir as propriedades mecânicas dos produtos. Desde a sua produção por atomização gasosa até à inertização do armazenamento e à reciclagem, as soluções de gases da Air Liquide acompanham-no na garantia da alta qualidade das suas produções metálicas.
- Qualidade do pó inicial e ao longo do tempo
- Especialização da utilização do gás
- Segurança
-
Garantia da qualidade dos seus pós
A fase de atomização gasosa dos pós metálicos requer o controlo da pureza do gás utilizado para limitar a oxidação, particularmente dos metais mais sensíveis como o titânio. Do mesmo modo, um sistema de atmosfera inerte protege os pós dos efeitos da humidade e oxidação durante o seu armazenamento ou reciclagem. -
Atomização gasosa: um processo exigente
O gás está no centro do processo de atomização, com pressões que podem atingir até várias dezenas de bar e temperaturas de vários °C. -
Segurança
Dependendo dos diferentes tratamentos térmicos, as atmosferas consideradas podem conter, por exemplo, hidrogénio, hidrocarbonetos ou utilizar metanol para a cementação. O cumprimento rigoroso das regras de segurança em vigor é essencial.
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Os nossos especialistas acompanham-no ao longo do seu projeto, propondo-lhe as soluções mais adaptadas às suas necessidades.
Utilização do pó metálico
O pó é o aliado de vários processos de fabricação aditiva (additive manufacturing). A Air Liquide dá-lhe as especificações técnicas dos pós para uma utilização industrial.
As especificações técnicas dos pós metálicos
Vários processos industriais de fabricação aditiva (additive manufacturing) utilizam pó por deposição de camadas: Claro está, a fusão em leito de pó (Powder Bed Fusion), quer por sinterização seletiva por laser (Selective Laser Sintering ou Selective Laser Melting) ou por feixe de eletrões (Electron Beam Melting), mas também determinados processos de deposição de camadas de material sob energia dirigida (Directed Energy Deposition).
As especificações técnicas dos pós metálicos são geralmente estritas e dependem obviamente dos requisitos incluídos nos cadernos de encargo dos clientes finais. Existem vários fatores-chave:
- A composição química relacionada com a metalurgia está frequentemente associada a um baixo nível de oxidação: em particular para ligas de titânio impulsionadas pela procura da indústria aeroespacial ou médica ou bases de níquel.
- Uma distribuição granulométrica (Particle Size Distribution PSD) fina e adaptada ao processo (normalmente centrada em cerca de 40 µm para SLM e 80 µm para EBM) e aos requisitos operacionais, compromisso entre produtividade e acabamento superficial final melhorado por pós mais finos.
- A morfologia dos pós: um fator de forma o mais próximo possível da esfera, a ausência de satélites
Determinadas especificações estão relacionadas com testes macroscópicos como a medição da densidade ou fluidez, enquanto outras requerem uma avaliação através de um exame microscópico.
A atomização gasosa
A atomização gasosa é o processo mais utilizado para produzir pós metálicos para a fabricação aditiva. Existem várias tecnologias (EIGA, VIGA e plasma), mas, como o nome sugere, todas elas utilizam gás!
Um jato de gás de alta pressão - árgon ou azoto, dependendo dos materiais específicos - pulveriza pequenas gotículas de um metal líquido.
Apenas uma utilização correta do gás irá permitir atingir os seus objetivos de produção e finalizar com a qualidade necessária. A pressão (várias dezenas de bar), a pureza e a temperatura (até várias centenas de graus) fazem parte da lista de itens críticos para o desenvolvimento do processo produtivo, por exemplo para maior especificidade em pequenas granulometrias.
O armazenamento e a reciclagem
Além disso, a granulometria fina das partículas e a reatividade de determinados materiais como o alumínio ou o titânio têm a capacidade de criar um risco explosivo, exigindo medidas de prevenção da inflamabilidade, para além de medidas de proteção dos operadores.
Durante a manipulação de pós metálicos, desde o transporte até ao armazenamento, despoeiramento ou crivagem após a impressão, os pós requerem uma atmosfera inerte protetora que também os proteja da oxidação inoportuna e da absorção de humidade.
A nova norma ASTM/ISO 52907 recomenda a inertização dos pós. Pode ser utilizado árgon ou azoto dependendo dos materiais.
Através da sua especialização, a Air Liquide poderá acompanhá-lo e definir consigo os melhores equipamentos para satisfazer as suas necessidades.
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A Air Liquide fornece gases com a pureza necessária para cada aplicação de fabricação aditiva
| Fase | Processo | Moléculas | Intensidade do gás | |
|---|---|---|---|---|
| Metais |
Atomização de gás |
Metal Powder Manufacturing |
Ar para ligas de alta intensidade como Ti |
Muito alta |
|
Fabricação Aditiva |
Selective Laser Melting (SLM) |
Ar, N2 | Média | |
| EBM Process | He | Muito baixa | ||
|
Wire Arc Additive Manufacturing (DED) |
Ar e misturas de Ar |
Alta | ||
|
Laser Metal Deposition (DED) |
Ar | Baixa a Alta | ||
|
Binder Jetting (sintering) |
Mistura Ar-H2, N2 |
Média | ||
|
Metal powder management (logística, armazenamento, sieving) |
Ar, N2 | Baixa | ||
| Pós-tratamento |
Heat treatment (tempering) |
Ar, N2 | Média | |
|
Hot Isostatic Pressing |
Ar | Alta | ||
|
Limpeza de peças |
Possivelmente limpeza criogénica ou C02 supercrítico |
Baixa | ||
|
Outros materiais (polímeros) |
Fabricação Aditiva |
SLM |
N2 (possivelmente geradores) |
Baixa |
|
Vire extrusion |
N/A | N/A |
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Fabricação aditiva de metais
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A additive manufacturing (AM), também conhecida como impressão industrial em 3D, está a crescer à medida que evolui para a produção em massa com o aumento rápido do número de utilizadores. Neste eBook, a Air Liquide e o Instituto Fraunhofer partilham consigo tecnologias para a fusão seletiva a laser e exemplos ilustrativos, bem como conselhos para o fácil planeamento e integração das suas instalações e do seu projeto de fabricação aditiva.
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A Air Liquide apoia-o no desenvolvimento da produção de peças por fabricação aditiva e oferece-lhe as melhores soluções de gás de acordo com o seu tipo de processo de produção.
Saiba como a Air Liquide o pode acompanhar neste vídeo.
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A Erpro & Sprint confia em nós
Os processos de fabricação aditiva (Additive Manufacturing) utilizam gases como o árgon, o azoto ou o hélio. Os gases desempenham uma função importante nestes processos de forma a garantir as características necessárias para um resultado final de qualidade. A sua correta utilização oferece:
- proteção contra o risco de inflamação dos pós,
- proteção contra a oxidação e humidade dos materiais fundidos.
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Gases ao longo do processo de fabricação aditiva
O principal gás utilizado na produção de produtos metálicos é o árgon, mas, consoante os materiais e processos, o azoto ou o hélio também pode ser utilizado. Estes gases devem, evidentemente, ser utilizados em condições controladas em termos de segurança (por exemplo, risco de anoxia), num ambiente profissional.
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