A manufatura aditiva de metal, amplamente conhecida como impressão 3D, começou como uma tecnologia para teste e avaliação de modelos conceituais e prototipagem de novos componentes. A manufatura aditiva de metal tornou-se rapidamente mais amplamente adotada pelos processos de manufatura, especialmente com as melhorias e a disponibilidade de pós metálicos novos e existentes.
Cada vez mais empresas recorrem a essa tecnologia para produzir peças e produtos personalizados. Os benefícios de usar a impressão 3D para criar objetos de metal são, principalmente, tempos de resposta mais rápidos e maior flexibilidade para criar estruturas complexas. Essa combinação frequentemente resulta em um melhor desempenho do produto e em reduções significativas de custos. Para garantir que o sistema de fabricação 3D esteja funcionando de forma eficiente e ofereça a qualidade ideal, os fabricantes das impressoras 3D usam muitos sensores e instrumentos de monitoramento em suas máquinas. Neste artigo, veremos a função de um analisador de oxigênio na impressão 3D de metal e por que é importante ter um em seu processo de manufatura aditiva.
O processo de impressão 3D de metal envolve camadas finas de metais em pó fino sendo fundidas camada por camada usando tecnologia a laser. A capacidade de construir peças e, ao mesmo tempo, minimizar o risco de presença de impurezas é um grande desafio no setor de manufatura aditiva de metais. As impressoras 3D de metal geralmente alimentam seu estoque em um ambiente inerte para eliminar a contaminação e evitar problemas de qualidade. Gases inertes, como o argônio, podem ser usados para melhorar a qualidade da solda ou da ligação. Esse processo requer uma câmara de impressão bem purgada, onde o ambiente é monitorado de perto quanto à presença de oxigênio. Altos níveis de oxigênio podem resultar na oxidação dos pós de matéria-prima, afetando diretamente a qualidade da peça fabricada devido à redução da resistência da solda entre as camadas.
A função dos gases inertes no AM de metal é fundamental. O argônio evita o risco de oxidação ao extrair e deslocar o oxigênio da câmara de impressão 3D. O argônio reduz os níveis de oxigênio para níveis de ppm ou menos, criando um ambiente perfeito para as peças de metal que estão sendo construídas.
Um analisador de oxigênio é usado para monitorar e controlar os níveis de oxigênio enquanto a impressora está em operação. Ter a capacidade de medir o oxigênio é importante para detectar alterações no ambiente da câmara. A atmosfera dentro da câmara de impressão 3D deve permanecer estável durante o processo. Pequenas alterações no teor de oxigênio podem afetar negativamente as propriedades dos metais, principalmente do titânio e do alumínio. Para setores como o aeroespacial, automotivo e médico, é fundamental que a qualidade do produto final não seja prejudicada pela presença de oxigênio durante o processo de impressão 3D em metal.
O argônio provou ser um gás incrivelmente útil no processo de AM de metal, usado para reduzir a oxidação e evitar a corrosão. O uso de um analisador de oxigênio não apenas protege os pós e as peças criadas durante o processo de impressão, mas também pode ser usado como um dispositivo de segurança no local de trabalho.
O argônio é muito mais pesado que o ar e, portanto, pode substituir o oxigênio respirável em um espaço ou instalação fechada. Devido às propriedades incolores e inodoras do argônio, um vazamento pode passar despercebido. Um analisador de oxigênio pode monitorar os níveis percentuais de oxigênio em um ambiente e forneceria um alerta se os níveis de O2 caíssem como resultado de um vazamento de argônio, protegendo o pessoal.
Ao manusear e movimentar metais em pó, é importante que o nível de oxigênio na área confinada seja monitorado. Podem ocorrer explosões de pó se os níveis de oxigênio subirem acima do limite de explosividade. É necessário purgar os recipientes e as linhas de transporte com um gás inerte, e o monitoramento contínuo do nível de oxigênio é uma boa prática. Além do oxigênio, o monitoramento da umidade dentro dos pós metálicos também é importante. Os metais em pó úmidos podem produzir hidrogênio e/ou vapor, o que pode levar a uma reação exotérmica que pode causar uma explosão.
A impressão 3D é apenas um elemento do processo de manufatura aditiva. É fundamental ter a capacidade de monitorar os níveis de oxigênio em cada estágio do processo de fabricação.
A garantia de peças metálicas de alta qualidade na manufatura aditiva também depende das atividades de pré e pós-produção no processo geral. O gás inerte também desempenha um papel importante na produção de pós metálicos, no armazenamento e no pós-processamento. A qualidade do pó metálico é importante, pois pode ter um impacto significativo nas propriedades físicas, incluindo resistência à tração e fragilidade, sem mencionar seu efeito na tolerância ao calor ou na resistência à corrosão.
Para evitar a contaminação do material de alimentação, as medições são feitas nos locais de produção de pós metálicos. Normalmente, a fabricação e o armazenamento podem ocorrer em uma atmosfera inerte, sendo o argônio o gás preferido devido às suas propriedades. Os pós feitos de diferentes materiais têm características exclusivas que afetam seu comportamento quando misturados.
No início do artigo, abordamos o que acontece dentro da câmara de impressão 3D com gás inerte de alta pureza, criando um ambiente livre de oxigênio. No entanto, não é apenas durante o processo de impressão que o ambiente precisa ser monitorado e mantido. Entre os ciclos de impressão, a atmosfera é purgada.
As impurezas podem permanecer presentes na câmara devido à purga incompleta ou à má qualidade do gás. O próprio pó metálico também pode causar uma impureza, que ficará permanentemente no local, a menos que seja removida.
À medida que mais empresas de vários setores começam a aproveitar as oportunidades da impressão 3D em metal, é importante considerar a importância da qualidade do produto final e a segurança de seus funcionários e equipamentos. É por isso que os analisadores de oxigênio são uma parte necessária do seu processo de impressão 3D em metal.
Ao implementar os procedimentos corretos de medição de segurança e garantir que os níveis de oxigênio sejam mantidos no nível adequado, você pode ter certeza de que seu produto final atenderá às expectativas de qualidade.
Na Process Sensing Technologies (PST) , somos os principais fornecedores de analisadores de gás, sensores de oxigênio e analisadores de traços de umidade, ajudando a proporcionar confiança e certeza em todo o seu processo de fabricação de aditivos com monitoramento consistente.
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