O Powder Bed Fusion é outra técnica de impressão 3D baseada em pó. Ao contrário da impressão 3D a jato de aglutinante, que utiliza um líquido aglutinante para colar as partículas do material de construção, nas técnicas de fusão em leito de pó, as partículas do material de construção para peças 3D são fundidas pela aplicação de calor ou feixe de elétrons. Existem muitos tipos de técnicas de fusão em leito de pó, nomeadamente –:
1. Sinterização seletiva a laser (SLS)
2. Sinterização direta a laser de metal (DMLS)
3. Fusão seletiva a laser (SLM)
4. Sinterização Seletiva por Calor (SHS)
5. Fusão por feixe de elétrons (EBM)A Sinterização Seletiva a Laser é a técnica de fusão em leito de pó (PBF) mais comumente usada. Enquanto as outras técnicas de PBF são geralmente usadas para criar modelos 3D a partir de termoplásticos, a sinterização direta a laser de metal (DMLS) é a técnica de PBF dedicada e aplicável apenas à criação de modelos 3D a partir de metais e materiais condutores.
Todas as técnicas de PBF são semelhantes em operação, exceto que o método de fusão do material em pó difere nelas. Na Sinterização Seletiva a Laser, uma cabeça de laser é usada para projetar um feixe de laser de alta potência no material em pó para derreter as partículas e fundi-las. O método SLS pode ser utilizado para fazer modelos de termoplásticos, vidro, metal e cerâmica. A técnica DMLS também utiliza uma cabeça de laser de alta potência, mas a alimentação é sempre um pó de metal ou um material condutor. A técnica SLM é semelhante ao SLS e é usada para fazer modelos estruturais 3D para aplicações médicas e aeroespaciais. Na técnica de Sinterização Seletiva por Calor (SLH), uma cabeça de impressão térmica entra em contato com o pó metálico para derretê-lo e fundir as partículas metálicas. A técnica de fusão por feixe de elétrons (EBM) usa um projetor de feixe de elétrons para irradiar um feixe de elétrons de alta potência sobre o pó metálico e derreter as partículas metálicas para fusão. A técnica EBM é geralmente realizada em uma câmara de vácuo, exceto no caso de metais e ligas serem usados para criar um modelo 3D funcional.
A configuração e o mecanismo de todas as técnicas PBF são praticamente os mesmos. Em uma máquina para Powder Bed Fusion, existem duas câmaras onde uma câmara é preenchida com material de construção em pó para alimentar a outra câmara e a segunda câmara é usada para fazer o modelo 3D. O modelo 3D é construído derretendo e fundindo as partículas de material de construção em pó usando uma cabeça de impressão a laser, térmica ou por feixe de elétrons. O pó de plástico ou metal é colocado na câmara de armazenamento e alimentado na câmara de construção rolando uma quantidade suficiente para cada camada por um rolo ou lâmina de nivelamento. O pó desenrolado é preenchido sobre a plataforma de construção que foi baixada até a profundidade igual à altura exigida da camada no início do processo. A altura das camadas é geralmente mantida em 0,1 mm ou próximo. Mais tarde, um feixe de laser de alta potência ou cabeça de impressão térmica de contato ou feixe de elétrons de alta potência é usado para derreter e fundir partículas de material enquanto a cabeça se move ao longo do plano horizontal para criar o caminho para a camada desejada. Após a disposição de uma única camada, a plataforma é baixada até uma profundidade igual à altura da camada seguinte e o pó é desenrolado ou deslizado da câmara de armazenamento para a câmara de construção. Novamente, a próxima camada é construída projetando um feixe de laser ou feixe de elétrons ou entrando em contato com uma cabeça de impressão térmica ao longo de um caminho controlado por computador. Da mesma forma, todas as camadas sucessivas são construídas. Após a conclusão da camada final, o modelo 3D ainda é removido do material em pó restante. O modelo é deixado na máquina por algum tempo para esfriar e ficar completamente solidificado para um acabamento de alta qualidade do modelo 3D.
As técnicas de PBF são comparativamente menos dispendiosas e também por ser um método à base de pó não necessita do uso de estruturas de suporte na confecção dos modelos ou peças. Uma grande variedade de materiais, incluindo cerâmica, vidro, plásticos, metais e ligas, pode ser usada para fazer objetos 3D usando técnicas PBF. No entanto, os métodos PBF apresentam velocidades operacionais lentas e os modelos criados apresentam limitações de tamanho. Como o processo envolve a fusão do material de construção, o consumo de energia das máquinas PBF é bastante elevado. A qualidade dos modelos criados depende muito do tamanho do grão do pó e nem todas as características estruturais desejadas para um modelo funcional podem ser alcançadas. É por isso que a técnica PBF é geralmente limitada a aplicações de prototipagem.
O material de construção utilizado no SHS é geralmente o náilon. As técnicas SLS, SLM e DMLS são comumente usadas para fazer modelos de aço, aço inoxidável, alumínio, titânio, cromo-cobalto ou outra liga metálica. A técnica EBM também é usada principalmente para modelos construídos em alumínio, aço inoxidável, aço, titânio, cromo-cobalto ou outra liga metálica.
Para impressão 3D SHS, a Blue Printer é uma máquina popular. Alguns exemplos de impressoras 3D SLS são ProX SLS 500, sPro 140, sPro 230 e sPro 60 HD oferecidas pela 3D Systems. A 3D Systems também oferece impressoras DMLS como ProX DMP 100, ProX DMP 100 Dental, ProX DMP 200, ProX DMP 200 Dental, ProX DMP 300 e ProX DMP 320. Arcam S2, Arcam Q10 e Arcam A2 são máquinas EBM populares fornecidas pela Arcam .
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No próximo artigo da série, outro Processo de impressão 3D Deposição Direta de Energia será discutido.