Usando técnicas avançadas de manufatura aditiva, Cientistas do Exército trabalham com uma liga de aço inventada pela Força Aérea para imprimir geometrias intrincadas com ultra-alta resistência. Esta amostra, criado usando uma técnica chamada fusão de leito de pó, é o símbolo do recém-formado Comando do Futuro do Exército. O aço é 50% mais forte do que o disponível comercialmente. Crédito:Foto do Exército dos EUA por David McNally
Os soldados que precisam de peças de reposição podem recorrer a impressoras 3-D no futuro para entregar rapidamente peças de metal confiáveis e ultra-resistentes. Os pesquisadores do Exército estão procurando novas tecnologias para criar peças de liga de aço a partir do pó usando um laser.
No Laboratório de Pesquisa do Exército do Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército dos EUA, cientistas de manufatura de materiais dizem que essa tecnologia pode mudar tudo.
"Acho que vai realmente revolucionar a logística, "disse o Dr. Brandon McWilliams, um líder de equipe no ramo de ciência e tecnologia de manufatura do laboratório. "A manufatura aditiva terá um grande impacto na sustentabilidade."
Enquanto o progresso permanece estável, McWilliams disse, realizando o sonho de imprimir rapidamente, as peças de metal 3-D confiáveis ainda estão muito distantes; entretanto, seus benefícios serão substanciais.
"Você pode realmente reduzir sua pegada logística, "disse ele." Em vez de se preocupar em carregar um caminhão inteiro, ou carrega cargas de sobressalentes, contanto que você tenha matéria-prima e uma impressora, você pode fazer tudo o que precisar. "
Os pesquisadores estão usando uma liga desenvolvida originalmente pela Força Aérea dos EUA. O Exército adaptou o metal, chamado AF96, em pó. Usando um método chamado Powder Bed Fusion, o laser da impressora 3-D derrete seletivamente o pó em um padrão. A impressora então reveste a placa de impressão com outra camada de pó e o processo é repetido até que a peça esteja completa.
"Somos capazes de imprimir peças com estruturas internas que eles não seriam necessariamente capazes de criar com tanta precisão dimensional onde eles tentam usar fresa ou peça de máquina, "disse a Dra. Andelle Kudzal, um engenheiro de materiais da equipe de McWilliam.
Segurar a parte resultante em sua mão é revelador. Parece um pedaço de aço forjado tradicionalmente, mas tem recursos de design intrincados que nenhum molde poderia criar. Pesquisadores do Exército disseram que esta liga de aço tem qualidades incríveis e, mais importante, aplicações potenciais para peças de reposição de veículos terrestres.
"Este material para o qual acabamos de imprimir e desenvolver perímetros de processamento é provavelmente cerca de 50 por cento mais forte do que qualquer coisa disponível comercialmente, "Disse McWilliams.
Para aplicações do Exército, a chave para o uso é a certificação. A peça funcionará conforme necessário em um cenário de campo de batalha?
"Imprimimos alguns fãs do empeller para o motor de turbina M1 Abrams [Main Battle Tank] e podemos entregar essa peça - eles podem usá-la, e funciona, "Disse McWilliams." Mas não é uma parte qualificada. Em termos de um cenário de campo de batalha que pode ser bom o suficiente para fazer seu tanque funcionar novamente por horas ou dias, se isso for importante para a missão, mas por outro lado, ainda precisamos ser capazes de responder, este desempenho é tão bom quanto a peça OEM [fabricante do equipamento original]? Isso tem um desempenho melhor? "
Os pesquisadores disseram que se trata de duas estratégias reais. Um é para a sustentação do campo de batalha, a peça de logística - a substituição de peças existentes e sistemas legados de suporte, mas a segunda estratégia é sobre sistemas futuros.
As peças de titânio impressas a partir de pó e um laser fornecem aos pesquisadores alta resistência, exemplos resistentes ao calor do futuro da manufatura aditiva. Crédito:foto do Exército dos EUA por David McNally
"É aí que estamos mais integrados com os OEMs e a indústria para ver as coisas em que estão trabalhando e como podemos melhorar as coisas para realmente impulsionar o estado da arte, "Disse McWilliams.
A Força Aérea desenvolveu inicialmente esta liga para aplicações de bombas destruidoras de bunkers. Eles precisavam de um metal de alta resistência e alta dureza, mas também precisavam que fosse econômico.
"O bom disso para o Exército é que tem uma ampla gama de aplicações. Temos interesse da comunidade de veículos de combate terrestre, para que pudesse ser usado para peças de reposição, "McWilliams disse." Muitas das nossas peças em veículos terrestres agora são de aço. Portanto, isso pode ser usado como um substituto, sem ter que se preocupar com as propriedades do material, porque você sabe que será melhor. "
O pesquisador do Exército, Dr. Brandon McWilliams, líder nos esforços para promover metais impressos em 3D, segura uma peça de amostra criada a partir da pólvora no Laboratório de Pesquisa do Exército do Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército dos EUA, em Aberdeen, Md. Crédito:foto do Exército dos EUA por David McNally
O laboratório está trabalhando em estreita colaboração com a indústria e pesquisadores acadêmicos para modelar projetos de novas ligas, realizar termodinâmica computacional e agilizar o processo para levar os materiais aos soldados.
"Desenvolvemos um roteiro e esse é um plano integrado que agora se concentra em apoiar nossas prioridades de modernização, mas também estamos intimamente ligados à comunidade de veículos de combate terrestre, "Disse McWilliams.
