Fusão por feixe de elétrons(EBM)
Fusão Seletiva por Feixe de Elétrons (EBSM) Princípio
Semelhante à sinterização seletiva a laser eFusão Seletiva a LaserA tecnologia de fusão seletiva por feixe de elétrons (EBSM, na sigla em inglês) é uma tecnologia de fabricação rápida que utiliza feixes de elétrons de alta energia e alta velocidade para bombardear seletivamente o pó metálico, fundindo-o e formando materiais em pó.
O processo de EBSM A tecnologia consiste no seguinte: primeiro, espalha-se uma camada de pó sobre a superfície de espalhamento; em seguida, sob controle computadorizado, o feixe de elétrons funde seletivamente o pó metálico de acordo com as informações do perfil da seção transversal, unindo-o à peça formada abaixo e acumulando-se camada por camada até que toda a peça esteja completamente fundida; finalmente, o excesso de pó é removido para obter o produto tridimensional desejado. O sinal de varredura em tempo real do computador superior é transmitido ao jugo de deflexão após conversão digital-analógica e amplificação de potência, e o feixe de elétrons é desviado pela ação do campo magnético gerado pela tensão de deflexão correspondente para realizar a fusão seletiva. Após mais de dez anos de pesquisa, constatou-se que alguns parâmetros do processo, como corrente do feixe de elétrons, corrente de focalização, tempo de ação, espessura do pó, tensão de aceleração e modo de varredura, são os que apresentam maior influência na conformação, quando analisados em experimentos independentes.
Vantagensda EBSM
A tecnologia de conformação direta de metais por feixe de elétrons utiliza feixes de elétrons de alta energia como fonte de calor para o processo. A conformação por varredura pode ser realizada sem inércia mecânica, manipulando-se a bobina de deflexão magnética, e o ambiente de vácuo do feixe de elétrons também impede a oxidação do pó metálico durante a sinterização ou fusão em fase líquida. Comparado ao laser, o feixe de elétrons apresenta vantagens como alta taxa de utilização de energia, grande profundidade de ação, alta taxa de absorção de material, estabilidade e baixos custos de operação e manutenção. Os benefícios da tecnologia EBM incluem alta eficiência de conformação, baixa deformação da peça, dispensa de suporte metálico durante o processo de conformação, microestrutura mais densa, entre outros. O controle de deflexão e foco do feixe de elétrons é mais rápido e sensível. A deflexão do laser exige o uso de um espelho vibratório, cuja velocidade de rotação é extremamente alta quando o laser realiza varreduras em alta velocidade. Com o aumento da potência do laser, o galvanômetro requer um sistema de resfriamento mais complexo e seu peso aumenta significativamente. Consequentemente, ao utilizar varreduras com maior potência, a velocidade de varredura do laser fica limitada. Ao escanear uma grande área de conformação, alterar a distância focal do laser também é difícil. A deflexão e o foco do feixe de elétrons são realizados por um campo magnético. O comprimento de deflexão e foco do feixe de elétrons pode ser controlado de forma rápida e sensível, alterando-se a intensidade e a direção do sinal elétrico. O sistema de deflexão e foco do feixe de elétrons não é afetado pela evaporação do metal. Ao fundir metal com lasers e feixes de elétrons, o vapor metálico se difunde por todo o espaço de conformação e reveste a superfície de qualquer objeto em contato com a película metálica. A deflexão e o foco dos feixes de elétrons são realizados em um campo magnético, portanto, não são afetados pela evaporação do metal; dispositivos ópticos, como galvanômetros a laser, são facilmente contaminados pela evaporação.
Laser Metal Deposição(LMD)
A Deposição de Metal a Laser (LMD, na sigla em inglês) foi proposta inicialmente pelo Laboratório Nacional Sandia, nos Estados Unidos, na década de 1990, e posteriormente desenvolvida em diversas partes do mundo. Como muitas universidades e instituições realizam pesquisas independentes, essa tecnologia possui várias denominações, embora os nomes não sejam idênticos, seus princípios são basicamente os mesmos. Durante o processo de moldagem, o pó é depositado na superfície de trabalho através do bocal, e o feixe de laser também incide nesse ponto, coincidindo com os pontos de ação do pó e da luz. A estrutura de revestimento em camadas é obtida ao se mover através da mesa de trabalho ou do bocal.
Tecnologia LENS Utiliza lasers da classe quilowatt. Devido ao grande ponto focal do laser, geralmente superior a 1 mm, embora seja possível obter entidades metálicas densas ligadas metalurgicamente, sua precisão dimensional e acabamento superficial não são muito bons, sendo necessário usinagem adicional antes do uso. A deposição a laser é um processo metalúrgico físico-químico complexo, e os parâmetros do processo de deposição têm grande influência na qualidade das peças revestidas. Os parâmetros do processo de deposição a laser incluem principalmente potência do laser, diâmetro do ponto focal, grau de desfocagem, velocidade de alimentação do pó, velocidade de varredura, temperatura da poça de fusão, etc., que têm grande impacto na taxa de diluição, trincas, rugosidade superficial e compactação das peças revestidas. Ao mesmo tempo, cada parâmetro também afeta os outros, o que torna o processo muito complexo. Métodos de controle adequados devem ser adotados para controlar os diversos fatores de influência dentro da faixa permitida do processo de deposição.
DiretoLaser de metal Sintering(DMLS)
Geralmente existem dois métodos paraSLSPara a fabricação de peças metálicas, existem dois métodos: o indireto, a sinterização seletiva a laser (SLS) de pó metálico revestido com polímero; e o direto, a sinterização direta a laser de metal (DMLS). Desde que a pesquisa sobre sinterização direta a laser de pó metálico foi realizada na Universidade Chatofci, em Leuvne, em 1991, a sinterização direta de pó metálico para formar peças tridimensionais pelo processo SLS tornou-se um dos objetivos finais da prototipagem rápida. Comparado com a tecnologia SLS indireta, a principal vantagem do processo DMLS é a eliminação das etapas de pré-tratamento e pós-tratamento, que são caras e demoradas.
Características do DMLS
Como um ramo da tecnologia SLS, a tecnologia DMLS tem basicamente o mesmo princípio. No entanto, é difícil moldar com precisão peças metálicas com formas complexas usando a tecnologia DMLS. Em última análise, isso se deve principalmente ao efeito de "esferoidização" e à deformação por sinterização do pó metálico no processo DMLS. A esferoidização é um fenômeno no qual a forma da superfície do metal líquido fundido se transforma em uma superfície esférica sob a tensão interfacial entre o metal líquido e o meio circundante, de modo a criar um sistema composto pela superfície do metal líquido fundido e a superfície do meio circundante com energia livre mínima. A esferoidização impede que o pó metálico se solidifique após a fusão, formando uma poça de fusão contínua e homogênea, resultando em peças moldadas soltas e porosas, o que leva à falha da moldagem. Devido à viscosidade relativamente alta do pó metálico monocomponente na etapa de sinterização em fase líquida, o efeito de "esferoidização" é particularmente acentuado, e o diâmetro das esferas é frequentemente maior que o diâmetro das partículas do pó, o que leva a um grande número de poros nas peças sinterizadas. Portanto, a DMLS de pó metálico monocomponente apresenta defeitos de processo evidentes e, muitas vezes, requer tratamento subsequente, não se tratando de uma verdadeira "sinterização direta".
Para superar o fenômeno de "esferoidização" da DMLS com pó metálico de componente único e os defeitos de processo resultantes, como deformação por sinterização e baixa densidade, geralmente se utiliza pós metálicos multicomponentes com diferentes pontos de fusão ou pós de pré-ligação. O sistema de pó metálico multicomponente é geralmente composto por metais de alto ponto de fusão, metais de baixo ponto de fusão e alguns elementos adicionados. O pó metálico de alto ponto de fusão, atuando como metal de esqueleto, mantém seu núcleo sólido durante a DMLS. O pó metálico de baixo ponto de fusão é utilizado como metal aglutinante, sendo fundido na DMLS para formar uma fase líquida. Essa fase líquida reveste, molha e liga as partículas metálicas da fase sólida, promovendo a densificação por sinterização.
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Colaboradora: Sammi
