Os pesquisadores da EPFL desenvolveram uma nova técnica de impressão 3D a laser para fabricar componentes de metal com resistência sem precedentes a altas temperaturas, danos e corrosão. O método tem aplicações em campos que vão desde a indústria aeroespacial até turbinas de geração de energia.

impressao 3D, também conhecido como manufatura aditiva, revolucionou a forma como os componentes são feitos, estabelecendo novos padrões em termos de velocidade de produção quando a complexidade geométrica é alta.

Os fabricantes usam uma técnica conhecida como fusão a laser seletiva (SLM) para imprimir componentes de metal em 3D. Com SLM, um poderoso laser derrete e funde pós metálicos, construir gradualmente um componente 3-D camada por camada. Qualquer pó remanescente é removido no final do processo. Mas alguns metais e ligas não podem suportar as variações de alta temperatura que o SLM envolve, fazendo-os rachar.

Pesquisadores do Laboratório de Metalurgia Termomecânica (LMTM) da EPFL, liderado por Roland Logé na Escola de Engenharia, desenvolveram um novo método que envolve a aplicação de um segundo tratamento a laser a cada poucas camadas durante a fase de construção. Isso reduz drasticamente as rachaduras e produz componentes de metal com resistência sem precedentes a altas temperaturas, danos e corrosão.

A técnica patenteada, publicado em Additive Manufacturing, poderia ser usado para fabricar novas lâminas de turbinas de geração de energia ou componentes-chave de aeronaves, por exemplo.

Ondas de choque

Os resultados falam por si. Os pesquisadores descobriram que a técnica eliminou até 95 por cento das rachaduras normalmente observadas em uma superliga à base de níquel. Eles agora planejam aplicar o método a outras ligas sensíveis a trincas.

Como funciona?

Os pesquisadores usaram um método conhecido como laser shock peening, ou LSP, para "curar" rachaduras durante o processo de impressão 3D. O LSP funciona direcionando periodicamente pulsos de laser de alta intensidade no componente em construção. Ele atua como uma espécie de "martelo fotônico de alta energia, "enviando ondas de choque pelo material.

O método envolve dois lasers. O primeiro derrete os pós metálicos e aquece o material fundido, enquanto o segundo gera tensões no componente em locais-alvo para eliminar rachaduras. "O peening por choque a laser é normalmente reservado para tratamentos de superfície, "explica Logé." Mas no nosso caso, tornou-se um tratamento em massa, no sentido de que opera em 3-D dentro do próprio material. "

Várias empresas de impressão 3D expressaram interesse na nova técnica. "Este método híbrido de impressão 3D tem aplicações que vão muito além da eliminação de rachaduras, "acrescenta Logé." Estamos apenas começando a compreender todo o seu potencial. "