Protegendo a nova tecnologia de impressão 3D em metal que

KIMS e outras equipes de pesquisa conjuntas, Desenvolver tecnologia de fonte de fabricação aditiva de caneta de impressão 3D de metal

Conselho Nacional de Pesquisa de Ciência e Tecnologia

imagem: Diagrama conceitual do processo de caneta de impressão 3D de metalVeja mais

Crédito: Instituto Coreano de Ciência de Materiais (KIMS)

□ Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Sang-woo Song, Dr. Chan-kyu Kim, Dr. Kang-myung Seo no Departamento de Tecnologia de União do Instituto Coreano de Ciência de Materiais (KIMS), um instituto de pesquisa financiado pelo governo sob o Ministério da Ciência e TIC desenvolveu uma tecnologia fundamental para controlar o volume de metal fundido no processo de impressão 3D de metal usando técnicas de soldagem. Eles conseguiram isso por meio de pesquisa colaborativa com uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Young-tae Cho e pelo professor Seok Kim, do Departamento de engenharia mecânica da Universidade Nacional de Changwon, e uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Dae-won Cho, do Busan Machinery Research Center em o Instituto Coreano de Máquinas e Materiais. Como resultado, eles desenvolveram com sucesso uma tecnologia de caneta de impressão 3D de metal que pode imprimir metal continuamente em um espaço tridimensional com liberdade.

□ A tecnologia de caneta de impressão 3D de metal desenvolvida pela equipe de pesquisa tem a vantagem de poder imprimir metal livre e continuamente com liberdade na direção do movimento da tocha de soldagem no espaço 3D. Em comparação com a impressão 3D de metal convencional usando lasers, o custo de construção do equipamento é baixo e a fabricação aditiva pode ser realizada rapidamente usando materiais de soldagem disponíveis comercialmente, tornando-a mais econômica.

□ A fabricação aditiva de metal usando técnicas de soldagem tem limitações na realização de estruturas complexas porque é um processo limitado de construção de uma camada por vez. Isso ocorre porque as camadas subsequentes são laminadas após a solidificação completa, evitando que o metal fundido escorra. Devido a isso, há uma desvantagem em que é necessário um tempo de resfriamento e as condições que podem ser laminadas são limitadas a exemplos específicos. Para resolver esse problema, a equipe de pesquisa realizou análises de computador para calcular e controlar com precisão a tensão superficial do metal fundido e o volume solidificado de acordo com a convecção/condução. Além disso, eles desenvolveram uma tecnologia que pode realizar manufatura aditiva de metal em todas as condições, incluindo posições horizontais, verticais, inclinadas e suspensas. Ao laminar continuamente o metal na fase líquida antes de solidificar completamente, o tempo de fabricação é reduzido, não há limite entre as camadas e forma uma microestrutura densa com excelentes propriedades mecânicas.

※ No caso da ductilidade, melhora de 24,5% em comparação com o WAAM existente (Wire Arc Additive Manufacturing)processo, baseado em Inconel 625 (WAAM: soldagem e fabricação aditiva (AM) de materiais do tipo arame usando uma fonte de calor de arco)

□ Em 2021, o tamanho do mercado de impressoras 3D no país e no exterior é de KRW 82,1 bilhões e US$ 2,1 bilhões, respectivamente, com taxas médias de crescimento anual de 10,5% e 20%. Espera-se que esta realização de pesquisa dê vitalidade à indústria de manufatura, preocupando-se com a superioridade tecnológica no campo da manufatura aditiva de metal e fabricando máquinas e peças de alto valor agregado que a utilizam.

□ "Adicionamos manufatura aditiva 3D de forma livre ao processo de manufatura aditiva contínua, o que era considerado impossível no processo de manufatura aditiva de metal existente", disse Sang-woo Song, pesquisador principal da KIMS, responsável pela pesquisa. Ele continuou: "Como a tecnologia de impressão 3D existente usando polímeros, é possível fabricar facilmente estruturas complexas usando materiais de soldagem de metal existentes, sugerindo um novo paradigma para a indústria de manufatura".

□ O resultado desta pesquisa foi realizado como um projeto de 'Desenvolvimento de Materiais de Camada Multimetálica para Micro Reator Modular Multifuncional' pelo Instituto Coreano de Ciência de Materiais com o apoio do Ministério da Ciência e TIC. Além disso, os resultados da pesquisa foram selecionados como artigo de capa na edição de fevereiro da Advanced Science (IF=17.521), uma revista acadêmica de renome mundial. Atualmente, a equipe de pesquisa continua a pesquisa de acompanhamento para fabricação aditiva de máquinas e peças de alto valor agregado nas indústrias de usinas nucleares e de defesa.