A importância da análise do tamanho e da circularidade das partículas para a impressão 3D

A impressão 3D é um tipo de tecnologia de prototipagem rápida, também conhecida como manufatura aditiva. Essa tecnologia é baseada em arquivos de modelos digitais, que usam materiais adesivos, como pó metálico ou plástico, para construir objetos imprimindo camada por camada em três dimensões. A impressão 3D tornou-se possível com o uso de uma impressora de materiais de tecnologia digital. Ela é usada com frequência na fabricação de moldes, no design industrial e em outros campos para criar modelos/peças que serão usados na fabricação direta de produtos. A impressão de peças usando essa tecnologia é uma ocorrência comum hoje em dia e está substituindo rapidamente outras tecnologias que eram usadas tradicionalmente. A tecnologia tem aplicações em joias, calçados, design industrial, construção, engenharia e construção (AEC), setores automotivo, aeroespacial, odontológico e médico, educação, sistemas de informações geográficas, engenharia civil e armas de fogo, para citar apenas alguns.

Fatores que afetam a impressão 3D

A distribuição do tamanho das partículas, a circularidade, a composição química, o teor de oxigênio e a fluidez do pó afetam os índices de desempenho das peças impressas em 3D.

Atualmente, as faixas de tamanho de partícula de pó comumente usadas na impressão 3D de metal são de 15-53μm, 53-105μm e podem ser estendidas para 105~150μm em alguns casos. Essa faixa de tamanho de partícula a ser usada depende das diferentes fontes de energia das impressoras de metal. As impressoras que usam um laser como fonte de energia, devido ao seu ponto de foco fino e à relativa facilidade com que ele pode derreter pós finos, e a faixa de tamanho de 15 a 53 μm de pó são adequadas para uso. Um feixe de plasma pode ser usado como fonte de energia para a impressora ao derreter pó grosso e usar pó de 53 a 105 μm.

Arredondamento é a medida da proximidade das partículas de pó metálico com um círculo e seu intervalo é de 0 a 1, com esferas perfeitas tendo um valor de 1. Fluidez é a capacidade de uma substância de fluir facilmente e seu valor é determinado pelo tempo que leva para uma determinada massa de pó metálico fluir por uma ferramenta de medição com uma abertura especificada (s/50g). De modo geral, quanto maior o valor da circularidade, melhor a fluidez das partículas de pó. Isso, por sua vez, significa que é mais fácil controlar a colocação e a alimentação do pó durante a impressão 3D de metal e, assim, obter peças com maior qualidade de impressão.

Análise de tamanho de partícula de pó de liga de níquel

Os produtos metálicos impressos em 3D de alta qualidade são obtidos quando as partículas grandes e pequenas do pó metálico são misturadas em proporções adequadas. De acordo com a introdução acima, é muito importante detectar o tamanho e a distribuição das partículas do pó metálico. Atualmente, o analisador de tamanho de partículas a laser é geralmente usado para detectar o tamanho e a distribuição das partículas desses pós metálicos. Veja a seguir o teste do pó de liga de níquel.

Figura 1. Diagrama de distribuição de tamanho de partícula de uma única amostra de liga de níquel

Figura 2. Análise do tamanho de partícula da amostra de liga de níquel na medição do Bettersizer 2600

Análise de circularidade em pó de liga de níquel

O pó esférico ou subesférico tem boa fluidez, portanto, é muito menos provável que entupa o sistema de fornecimento de pó durante o processo de impressão. Além disso, o pó esférico é mais fácil de espalhar em uma camada fina e, portanto, a precisão da dimensão e a qualidade da superfície das peças impressas em 3D são aprimoradas. Além disso, a densidade e a uniformidade das peças são aprimoradas, tornando os pós esféricos a matéria-prima preferida para a impressão 3D. Veja a seguir a análise de circularidade do pó de liga de níquel.

Figura 3. Imagem da amostra de liga de níquel na medição BeVision S1

Figura 4. Análise de circularidade da amostra de liga de níquel na medição do BeVision S1

Conclusão

Há sinais de que a impressão 3D está recebendo um enorme foco global da manufatura industrial. À medida que a tecnologia de impressão 3D amadurece e se desenvolve, mais e mais aplicações estão sendo descobertas semanalmente para atender ao máximo as necessidades personalizadas de cada consumidor. Para algumas peças particularmente complexas que são difíceis de processar e não exigem produção em massa, a impressão 3D tem uma grande vantagem competitiva. Para manter essa vantagem competitiva, o controle da distribuição e do arredondamento das partículas é essencial para fornecer um produto de melhor qualidade na manufatura aditiva.