O SLS metálico pode fabricar peças complexas com cavidades internas? Como é feita a remoção do pó?
Do ponto de vista de engenharia e manufatura, a capacidade de produzir peças complexas com cavidades internas é uma das vantagens mais significativas do Metal Selective Laser Sintering (SLS), também conhecido como Direct Metal Laser Sintering (DMLS) ou Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Essa capacidade distingue-o fundamentalmente dos métodos tradicionais subtrativos e de muitos outros processos de fabricação.
Capacidade para Complexidade Sem Precedentes
Sim, o metal SLS é excepcionalmente adequado para criar peças com cavidades internas intrincadas. O processo constrói componentes camada por camada, fundindo pó metálico com um laser. O pó não sinterizado ao redor suporta naturalmente a peça durante a construção, permitindo fabricar características complexas como canais internos, treliças em favo de mel, undercuts e estruturas ocas que seriam impossíveis de usinar ou fundir em uma única operação. Isso é inestimável para aplicações que requerem:
Canais de Resfriamento Conformais: Em ferramentas de moldagem por injeção ou fundição, a impressão DMLS permite criar canais de resfriamento que seguem perfeitamente o contorno da cavidade do molde, reduzindo drasticamente o ciclo e melhorando a qualidade da peça.
Redução de Peso: Estruturas de treliça internas em componentes de aeronáutica e aeroespacial reduzem peso mantendo a rigidez estrutural.
Otimização de Fluxo de Fluido: Coletor e bicos internos complexos, com caminhos otimizados para combustível, ar ou fluido hidráulico em sistemas automotivos e de geração de energia.
O Processo Crítico de Remoção de Pó
Embora o pó não sinterizado permita essa complexidade, sua remoção é crítica e frequentemente desafiadora. A estratégia de remoção de pó deve ser considerada desde a fase de projeto.
Projetar para Remoção de Pó: O fator mais importante é incorporar furos de escape de pó durante o projeto. Cavidades internas devem se conectar à superfície externa por meio de furos grandes o suficiente para permitir o fluxo de pó. O tamanho e a posição desses furos são críticos; devem estar estrategicamente localizados em pontos baixos e junções para facilitar a evacuação completa.
Depowdering Inicial: Após a construção e remoção da peça da plataforma, o pó em excesso é retirado manualmente, frequentemente em estações dedicadas com escovas, pinças e ar comprimido. Para peças complexas, essa etapa inicial pode ser demorada e exige cuidado para não danificar características internas delicadas.
Técnicas Avançadas de Remoção de Pó: Para redes internas intrincadas onde o pó pode ficar preso, empregam-se métodos avançados:
Limpeza Ultrassônica: A peça é submersa em solvente ou solução de limpeza e submetida a vibrações ultrassônicas. As ondas sonoras de alta frequência criam bolhas de cavitação que agitam e desalojam o pó preso nas superfícies internas. É um método padrão e altamente eficaz.
Tumbling Vibratório: Para alguns componentes, a vibração suave com mídia especializada pode ajudar a desalojar pó residual, embora seja mais comum para deburring e acabamento de superfícies de peças mais resistentes.
Métodos Agressivos: Em alguns casos, técnicas como jateamento de granalha ou electropolimento podem ser aplicadas, mas geralmente são tratamentos de superfície final e menos focadas na remoção de pó em massa.
Verificação: Garantir a remoção completa do pó é crucial, especialmente para componentes como coletores de fluidos. Técnicas como inspeção por endoscópio ou tomografia computadorizada por raios X (CT) podem ser usadas para verificar que os canais internos estejam completamente limpos.
Diretrizes de Engenharia e Limitações
Tamanho e Acessibilidade dos Furos: Existe um limite prático para quão pequeno um furo de escape pode ser. Furos muito finos podem entupir e impedir o fluxo de pó. Sempre projete com o maior tamanho de furos possível.
Risco de Pó Preso: Apesar de todos os cuidados, cavidades internas mal projetadas, com volumes isolados ou caminhos longos e tortuosos, podem reter pó permanentemente, adicionando massa indesejada, afetando propriedades térmicas ou causando contaminação durante o uso.
Integração de Pós-Processamento: A remoção de pó é apenas uma etapa. Essas peças frequentemente ainda requerem tratamento térmico para alívio de tensões e melhoria de propriedades, e superfícies críticas podem necessitar de acabamento via CNC para alcançar tolerâncias precisas.
Em resumo, o Metal SLS é incomparável na capacidade de fabricar peças com geometria interna complexa. No entanto, essa capacidade depende de um projeto voltado para manufaturabilidade (DFM) que priorize a remoção de pó e de um fluxo de pós-processamento que assegure rigorosamente que as cavidades internas estejam limpas e desobstruídas para a função pretendida da peça.
