A fundição por cera perdida, também conhecida como fundição de precisão, é um processo que utiliza cera, revestimento e moldes para produzir peças complexas. Apesar de ser uma das técnicas mais antigas de fundição de metais, ainda é valorizada por sua capacidade de criar peças metálicas precisas com geometrias intrincadas. Essa técnica combina conceitos de moldagem por injeção e fundição. Além de ser um processo amplamente utilizado na produção de joias, e na odontologia.
Impressão 3D e Microfusão
Em sua forma industrial, a Microfusão é uma maneira comum de criar peças metálicas de precisão na engenharia e manufatura, abrangendo as indústrias automotiva, farmacêutica, de Óleo e Gás, entre outras. Dentro disso, a integração da Manufatura Aditiva, por meio das tecnologias FFF da Markforged e SLA da Formlabs, desempenha um papel significativo em várias fases do processo de microfusão.
A impressão 3D oferece suporte no estágio inicial do desenvolvimento do produto, proporcionando uma abordagem conceitual. Além disso, esse procedimento pode ser aplicado na fabricação de gabaritos de montagem ergonômicos e leves, dispositivos para soldagem, modelos destinados à fundição e até na criação da cavidade para a injeção de cera.
A adaptação desses processos resulta em maior competitividade devido à considerável redução no ciclo de desenvolvimento do produto. Além disso, as tecnologias industriais de manufatura aditiva contribuem para a diminuição de custos, destacando-se pela sua autonomia e eficiência.
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O processo da Microfusão
Antes de qualquer coisa, é importante frisar que o os modelos de microfusão são geralmente injetados. Em suma, eles são fixados em uma estrutura chamada ‘Canal Árvore’, semelhante a uma árvore com galhos (chamado de cacho), e são mergulhados em uma solução de cerâmica refratária.
Após o material cerâmico secar, o cacho é levado para uma autoclave para que o vapor derreta a cera, deixando apenas a casca do revestimento cerâmico. Depois dessa etapa, o cacho é levado para um forno de calcinação para temperar e endurecer.
Com isso o cacho pode ser envasado com a liga desejada fundida. É necessário quebrar a o revestimento cerâmico, normalmente com apoio de um martelete, deixando apenas o metal que segue para pós processamento.
Produtos conceituais e funcionais, com agilidade no desenvolvimento
Na fase inicial do desenvolvimento de qualquer produto, o design, elaborado por meio de softwares CAD, pode ser materializado e ter suas dimensões validadas com as tecnologias FFF ou SLA. Essa abordagem possibilita a eliminação de etapas tradicionais de fabricação para analisar um produto novo, permitindo a impressão direta do conceito estrutural do produto, alterações ágeis e criação de ferramentas entorno do protótipo para auxiliar na fabricação real. Dependendo da aplicação final da peça e do material escolhido para criar o protótipo em 3D, é até possível realizar validações funcionais.
Substituindo peças na linha de produção
As máquinas de manufatura da Markforged proporcionam a possibilidade de criar peças mecanicamente iguais ou até superiores a alguns metais devido a sua tecnologia de FFF com fibra continua, denominada FFC (fabricação por fibra continua). Elas permitem adicionar fibras de vidro, carbono e até kevlar junto ao filamento da impressão. Essa inovação no processo de impressão por filamento permite criar peças de uso final que podem substituir peças na linha de produção, diminuindo dependências em fornecedores externos, reduzir custos com peças e gerar um estoque inteligente digital.
Dispositivos para fixação e gabaritos
Os materiais da Markforged possibilitam a fabricação de gabaritos leves e ergonômicos, aliviando a demanda para setores de ferramentaria, profissionalizando gabaritos de “gambiarra”, e produzindo dispositivos que servem para demandas especificas como fixação para soldagem com o uso do material Onix junto com as fibras de vidro.
Modelos para fundição direto
Na microfusão, o modelo é injetado em um molde fabricado por usinagem CNC, mas seu processo de fabricação do molde exige tempo, custos elevados e possíveis retrabalhos. Com a possibilidade de imprimir o modelo direto, evitando completamente o molde, e revestindo diretamente o modelo impresso com a cerâmica, é possível validar o design antes de se comprometer com o molde ou até mesmo criar um lote pequeno de peças onde não será necessário seguir para um processo de moldagem de produção em escala.
De fato, o material usado para imprimir esses modelos de fusão direta é o PLA, já bastante usado no mercado. Porém, a resina impressa por SLA** possibilita uma superfície muito lisa em relação a FFF, devido as camadas minúsculas de até 25 mícrons em espessura e por causa da isotropia do SLA, fazendo que com que as peças em resina parecem injetadas. Essa aplicação é solucionada por ambas as tecnologias em que estamos destacando.
**FFF, a tecnologia de deposição de um filamento de termoplástico e SLA, a cura de resinas termofixos através de um laser UV.
Moldes de injeção
A Formlabs possui mais de 25 materiais diferentes para imprimir, cada um com características e propriedades diferentes para atender necessidades e aplicações diversas. Uma delas sendo a possibilidade de imprimir cavidades para serem alocadas dentro de porta moldes metálicos e realizados baixo lotes de injeções de cera.
Essa aplicação é um meio de utilizar a manufatura aditiva para produzir a sua ferramenta de produção para uma validação criteriosa ou para produção de pequenos lotes. A polimerização da resina faz com que a camada se una por completo com a outra ao passar do laser UV. Isso fecha completamente a superfície das peças em resina, fazendo com que injeções sejam possíveis e não fiquem presas nas linhas de camadas.
As resinas indicadas para essa aplicação da Formlabs possuem resistências térmicas e físicas e suportam as condições agressivas da injetora (pressão de fechamento, injeção, temperatura etc.). Imagine desenvolver o design do seu molde em um dia, e no outro ter um molde pronto para injetar e produzir peças.
Conheça mais sobre a Manufatura Aditiva
Por si só, a microfusão é um processo versátil, que permite aos fabricantes produzirem peças precisas e repetíveis de praticamente qualquer metal disponível para fundição e formas complicadas que seriam difíceis ou impossíveis com outros métodos de fundição. As peças fundidas também possuem excelentes qualidades de superfície e tolerâncias baixas, com mínimo acabamento ou usinagem necessários.
A adoção da Manufatura Aditiva industrial com as tecnologias inovadoras da Markforged e Formlabs internaliza os benefícios da indústria 4.0. Além disso, aumenta a produtividade, diminui os custos e se destaca entre os concorrentes no mercado com o auxílio dessa tecnologia nos processos internos. Foram mencionadas algumas aplicações neste artigo, mas a impressora 3D poderá ser aplicada para resolver inúmeras outras demandas.
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