Novo processo suporta 3D

Embora a tecnologia de impressão 3D permita a produção eficiente de peças metálicas complexas, esses itens geralmente se deformam quando tensionados e aquecidos. No entanto, isso poderá deixar de ser o caso em breve, graças a uma nova técnica desenvolvida no MIT.

O problema com os componentes metálicos impressos em 3D existentes reside em um fenômeno conhecido como “fluência”, no qual o estresse mecânico persistente e o alto calor causam a deformação permanente dos metais. A fluência é particularmente provável de ocorrer quando o metal é composto de grãos finos, como é o caso do metal que foi impresso em 3D.

Liderada pelo professor Zachary Cordero, uma equipe do MIT desenvolveu um processo de tratamento térmico que torna esses grãos maiores e, portanto, menos suscetíveis à fluência. É uma variação de uma técnica existente conhecida como recristalização direcional.

Em testes de laboratório, hastes de liga de níquel impressas em 3D foram inicialmente colocadas em um banho-maria em temperatura ambiente diretamente abaixo de uma bobina de indução e, em seguida, lentamente puxadas para cima através da bobina em várias velocidades. Isso aqueceu parte de cada haste a temperaturas variando de 1.200 ºC a 1.245 ºC (2.192 ºF a 2.273 ºF), produzindo um gradiente térmico acentuado dentro do metal, entre a bobina e a água.

Esse gradiente, por sua vez, fez com que os grãos microscópicos do metal se transformassem em grãos “colunares” muito maiores. Como a palavra indica, os novos grãos assumiram a forma de colunas, que foram alinhadas com o eixo de maior tensão do metal.

No caso das varetas, constatou-se que o efeito ótimo ocorreu na temperatura de 1.235 ºC (2.255 ºF) e na velocidade de extração de 2,5 mm por hora – os cientistas estão trabalhando para aumentar essa velocidade. Escusado será dizer que outras combinações provavelmente funcionariam melhor para outros metais. Na verdade, dependendo do uso pretendido da peça impressa em 3D, a estrutura do grão poderia variar dentro de um único item, alterando a temperatura e a velocidade à medida que era tratada.

Os planos agora exigem que a tecnologia seja testada em estruturas semelhantes às pás de turbinas a gás ou motores a jato, que devem suportar tensões mecânicas contínuas e altas temperaturas. Se eles realmente se mostrarem menos propensos à deformação, isso poderá abrir caminho para projetos melhores e mais eficientes.

“Novas geometrias de pás e palhetas permitirão turbinas a gás terrestres com maior eficiência energética, bem como, eventualmente, motores aeronáuticos”, disse Cordero. “Isso poderia, de uma perspectiva básica, levar a menores emissões de dióxido de carbono, apenas através da melhoria da eficiência desses dispositivos”.

Um artigo sobre a pesquisa foi publicado recentemente na revista Additive Manufacturing.

Fonte: MIT