Aplicação de manufatura aditiva metálica (MAM) pelo processo FDM no desenvolvimento de componentes para moldes de injeção
Autor: Daniel de Souza Monteiro (Currículo Lattes)
Resumo
Nas últimas décadas os avanços tecnológicos em materiais e processos tem propiciado inovações com potencialidades capazes de revolucionar os processos de fabricação. Entre estes processos, pode ser destacada a manufatura aditiva metálica (MAM), propiciando rápidas respostas inicialmente a componentes sobressalentes e de complexidade elevada. Uma das rotas de fabricação por manufatura aditiva metálica que tem se destacado, utiliza como filamento os mesmos feedstocks do processo Metal Injection Molding (MIM), com base de poliacetal como aglutinante. Os principais filamentos desenvolvidos pela empresa são o aço inoxidável austenítico Catamold 316L Fusion e o aço inoxidável endurecido por precipitação Catamold 17 4 PH. Neste estudo foi desenvolvido inserto para moldes de injeção de polímeros com o aço inoxidável endurecidos por precipitação Catamold 17 4 PH. Após a modelagem computacional, a impressão 3 D foi realizada definindo-se os melhores parâmetros de velocidade, aquecimento em condições, onde as deformações e o nível de porosidade fossem minimizadas. Na etapa seguinte, a extração do polímero (debiding) foi realizada com vapor aquecido de ácido nítrico com grau de pureza de 99,999% em forno com atmosfera controlada. Posteriormente o inserto foi sinterizado em forno de atmosfera controlada com hidrogênio na temperatura de 1330°C . A partir do inserto sinterizado, foram aplicadas algumas etapas complementares de usinagem, caracterizada a resistência mecânica do material, verificado o dimensional e após a colocação dos insertos no porta molde, as peças poliméricas foram injetadas. Os resultados demostraram que o inserto desenvolvido pela tecnologia de impressão 3D FDM apresenta elevado potencial para aplicação em moldes de injeção, podendo a vida útil do inserto ser melhorada com aplicação de tratamento térmico de solubilização e envelhecimento do substrato. Com a utilização de engenharia de superfície, com processos de difusão como nitretação à plasma ou depósitos de filmes finos como PVD, DLC e outros é possível melhorar a vida em fadiga e as propriedades tribológicas dos produtos gerados por esta tecnologia. Conclui-se que a manufatura aditiva metálica representa o estado da arte na fabricação mecânica, porém com muitas lacunas. Se por um lado, os custos foram maiores para a fabricação pelo processo MAM, o tempo de fabricação se mostrou bastante reduzido, próximo de cinco vezes menor que a usinagem convencional. Houve necessidade de acabamento das superfícies para possibilitar a extração e os tempos de injeção de ambos foram idênticos, considerando que não pôde ser aplicada a refrigeração. Nos próximos anos devem ser realizadas pesquisas que irão aumentar a produtividade, reduzir custos e revolucionar a área de projeto e fabricação de moldes de elevada complexidade.