O Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia e a JuggerBot 3D, fabricante de equipamentos para impressoras 3D industriais, lançaram sua segunda colaboração em pesquisa e desenvolvimento por meio do Programa de Colaboração Técnica do Manufacturing Demonstration Facility (MDF).
As duas organizações visam expandir as possibilidades da impressão 3D de grande formato para um novo conjunto de materiais – polímeros termofixos, como epóxis, ésteres vinílicos e poliuretanos – e desenvolver sistemas que permitam a impressão tanto de termofixos quanto de termoplásticos. O novo projeto se baseará nas tecnologias prontas para produção desenvolvidas durante uma colaboração anterior, encerrada em fevereiro.
“Criar soluções inovadoras com parceiros da indústria é o que a MDF faz de melhor”, disse Ryan Dehoff, Diretor da MDF. “Nossos pontos fortes em manufatura digital, de materiais e aditiva, combinados com a expertise e os desafios interessantes que a indústria traz, nos permitem avançar na competitividade dos EUA.”
A primeira colaboração da JuggerBot 3D com a ORNL superou uma grande barreira em relação à qualidade da impressão de grande formato alimentada por pellets para termoplásticos. A largura inconsistente da esfera de polímero depositada durante a impressão limita as possibilidades de design no início e cria variações pronunciadas na superfície a serem aparadas posteriormente.
Juntos, eles aumentaram com sucesso a qualidade e a consistência da impressão, o que torna a impressão 3D alimentada por pellets uma solução para mais aplicações. Isso inclui componentes de transporte de fluxo para barragens hidrelétricas, adaptadores personalizados para tubos e tubos e dispositivos de verificação de alinhamento de dutos para as indústrias de petróleo e gás.
“Quando nossa empresa fez a transição para a impressão 3D alimentada por pellets, enfrentamos um grande risco, pois não havia fatiadores disponíveis que pudessem fazer o que imaginávamos”, disse Zachary DiVencenzo, presidente e cofundador da JuggerBot 3D. “Isso até conhecermos a equipe da ORNL. O software de fatiador existente era a base de que precisávamos para crescer. Agora, o Slicer 2 de código aberto atualizado demonstra como a ORNL inova em toda a manufatura avançada. Estamos longe de ser a única empresa que se beneficiará disso.”
Em seguida, a equipe explorou métodos para calibrar a velocidade e a saída de material da extrusora alimentada por pellets JuggerBot 3D em tempo real. Os pesquisadores desenvolveram um sistema de caracterização de esferas usando tecnologia a laser para medir a largura das esferas de polímero depositadas, permitindo que a extrusora compense conforme necessário para imprimir com maior precisão.
A última fase se concentrou em maximizar a eficiência por meio da automação. “A JuggerBot 3D teve a ideia, que comercializamos desde então, de desenvolver um banco de dados de materiais hospedado em nossa impressora, contendo parâmetros críticos de processo para centenas de milhares de materiais”, disse DiVencenzo. A ORNL ajudou a JuggerBot 3D a concretizar essa inovação de uma forma que oferece aos seus clientes facilidade de uso e um alto grau de funcionalidade.
Normalmente, os operadores precisam fornecer detalhes sobre a máquina, velocidade de impressão, calibração do sistema e parâmetros do processo de material para o software de fatiamento. No entanto, a combinação do ORNL Slicer 2, da nova tecnologia de calibração e do Cartão de Material 3D JuggerBot resulta em um processo automatizado e baseado em dados que os operadores podem executar sem esse conhecimento especializado.
“Os operadores só precisam saber qual máquina usarão. Eles podem fatiar o projeto CAD uma vez, depois o sistema obtém os dados do Cartão de Material e faz o resto”, disse Alex Roschli, pesquisador do ORNL. “Eles não precisarão executar todo o processo de calibração cada vez que trocarem de material. Isso pode economizar dias ou semanas. Isso faz toda a diferença para a empresa.”
Este projeto está sendo executado em paralelo a um projeto JuggerBot 3D para o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea. A empresa recebeu US$ 4 milhões para desenvolver um sistema de manufatura avançada em larga escala, capaz de processar termoplásticos e termofixos de resina líquida.
A ORNL e a JuggerBot 3D aprimorarão o software de fatiamento e o hardware da impressora para processar termofixos de forma independente e termofixos e termoplásticos simultaneamente – uma inovação no setor. A JuggerBot 3D criará e integrará novos Cartões de Materiais Termofixos. Essa colaboração, assim como a primeira, culminará em tecnologias prontas para serem incorporadas aos fluxos de trabalho de produção, o que cria oportunidades para todo o ecossistema de MDF: fabricantes, usuários finais e universidades. Para saber mais sobre a parceria acesse o site.
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