Ser capaz de produzir pela habilidade de modelar ou modelar objetos, protótipos e produtos finais de maneira rápida e econômica, a manufatura aditiva (é Manufatura Aditiva – AM) uma possível resposta a esses requisitos para muitas empresas porque com base em CAD pode ser feito dados diretamente. Isso tem muitas vantagens para o desenvolvimento do produto e o processo de fabricação.
Independentemente de se a manufatura aditiva é usada para prototipagem ou produção em série – os prazos de entrega costumam ser significativamente reduzidos. Mesmo produtos que antes consistiam em várias peças montadas agora são fabricados como um único objeto livre de montagem.
A aplicação na produção industrial em série é iminente
Existem vários processos de manufatura aditiva, todos comumente chamados de impressão 3D. A seguir, o foco estará no processo com metal.
A manufatura aditiva por metal é um processo de manufatura a base de pó, no qual pó metálico muito fino por fusão seletiva a laser ( Selective Laser Melting – SLM) é aplicado em camadas, a peça acabada em formas e componentes 3D altamente complexos. A estrutura camada por camada permite que geometrias com funções otimizadas obtidas a partir de dados CAD sejam implementadas. Este processo permite a produção de estruturas de objetos parcialmente complexos.
A fim de garantir os requisitos de alta qualidade, vários desafios nas áreas de manuseio de pó e no ambiente do ar de processo na área de produção devem ser atendidos pelo operador dos sistemas AM.
Isso inclui o controle da situação do ar e o monitoramento constante e a garantia da concentração exata de umidade no ambiente. Isso ocorre porque a oxidação indesejada do pó metálico devido à umidade do ar excessivamente alta representa um risco potencial para a qualidade do produto final e a estabilidade do processo, uma vez que as propriedades físicas dos pós do material armazenado são prejudicadas. Os processos metalúrgicos tradicionais – especialmente os processos de sinterização, mas também a manufatura aditiva no setor de metal – requerem uma atmosfera seca para garantir resistência e integridade. Garantir as “condições de ar corretas” é, portanto, um fator decisivo para todo o processo.
Para tornar o processo SLM eficiente e sustentável, por exemplo, é necessária uma visão holística do processo desde a despoluição segura dos componentes fabricados aditivamente até o tratamento qualificado do excesso de pó até o seu retorno ao processo.
Um componente importante desta preparação é a secagem do pó. Além disso, uma atmosfera de processo na sala de processo que seja o mais seca possível deve ser garantida de forma confiável.
Um processo de secagem de ar altamente eficiente tem uma função chave para o processo AM estável. Porque quando os materiais de pó metálico fino com distribuição de tamanho de partícula na faixa de 20 a 40 µm absorvem umidade, eles se tornam inutilizáveis para os processos SLM sensíveis, pois tendem a se aglomerar e oxidar. Somente a alta qualidade confiável do pó permite uma qualidade reproduzível dos componentes sob condições de produção constantes.
Secagem de ar como parte do conceito de ventilação
Os requisitos para secagem de ar de processo para ambientes de sala de produção estão na faixa de 19-22 ° C com 10-40% de umidade relativa ajustável, que deve ser mantida constante dependendo da escolha dos materiais metálicos em pó. Isso corresponde a um ponto de orvalho abaixo de -10 ° Ctd.
Métodos convencionais, como condensação de vapor de água em registros de resfriamento, não são mais suficientes para gerar ar de processo seco sob essas condições. Para reduzir tanto o teor de umidade residual do ar, são necessários processos de sorção.
Pós metálicos que não são protegidos da atmosfera circundante têm uma tendência muito forte para absorver umidade. No geral, isso leva à deterioração do material que dificilmente pode ser corrigida no processo de impressão AM/3D e, portanto, requer um pós-processamento ou produção demorado e caro. O teor de umidade do ar nas proximidades do pó metálico deve, portanto, ser garantido em todos os pontos do processo.
Um aspecto principal dos conceitos instalados com sucesso na indústria de AM foi e é também o ar condicionado e a secagem da sala onde o sistema de impressão 3D está instalado. Isso garante que o pó metálico não entre em contato com umidade excessivamente alta, mesmo durante a transferência, enchimento, sucção e outros trabalhos de manuseio na máquina e que pode ser reutilizado a qualquer momento. Além disso, o trabalho de impressão pode continuar mesmo depois que a sala de processamento foi aberta em termos de umidade e qualidade do pó.
A tecnologia de sorção oferece muitas vantagens
O uso de desumidificadores rotativos provou ser particularmente eficaz aqui. O fluxo de ar úmido é passado por uma roda de sorção giratória revestida com adsorvente e seca. Por outro lado, a roda é regenerada para garantir que o ar a secar seja continuamente preparado. Ao mesmo tempo, as moléculas de água no ar aspirado são continuamente expelidas do adsorvente por meio de dessorção e são transportadas do sistema para a atmosfera externa como adsorvido em uma corrente de ar separada.
Expandindo o módulo de sorção ULT Dry-Tec®, por exemplo com pré-resfriadores e pós-resfriadores ULT Cool-Tec® V e ULT Cool-Tec® ou um pós-aquecedor ULT Warm-Tec, pontos de orvalho de até – 65 ° Ctd e qualquer temperatura pode ser alcançada. Os módulos pré-resfriador e pós-resfriador podem ser equipados opcionalmente com diferentes elementos de filtro das classes de filtro correspondentes. No entanto, esses baixos pontos de orvalho dificilmente são necessários para armazenar o pó metálico.
O sistema de secagem de ar de processo ULT Dry-Tec é um dispositivo modular compacto pronto para conectar com um desempenho de desumidificação muito alto e baixo consumo de energia. Isso inclui ventiladores controláveis para o fluxo de ar de processo e o fluxo de ar de regeneração, bem como a recuperação de calor integrada.
O sistema de recuperação de calor eficaz pode economizar até 35% da energia necessária para aquecer o fluxo de ar no circuito de dessorção.
O calor é obtido a partir do fluxo de ar de exaustão e de parte do calor de condensação que ele contém. Essa energia não utilizada aquece diretamente o fluxo de ar de regeneração aspirado e, assim, contribui para a economia de energia durante a regeneração da roda de sorção.
Os rotores de sorção usados pelo ULT são não inflamáveis (índice de chama e índice de fumaça = 0), resistentes à corrosão e laváveis. Para este propósito, foi dada atenção à facilidade de troca e à facilidade de manutenção do projeto.
O conceito de módulo ULT Dry-Tec oferece aos operadores a opção de montar um sistema de ar condicionado adequado aos requisitos do processo a partir de componentes de sistema padronizados. O conceito modular também permite a introdução e instalação flexível de componentes de sistema individuais menores em salas técnicas existentes, mesmo onde o espaço é limitado.
Além disso, os usuários têm a opção de utilizar as inúmeras opções do conceito para adaptar o sistema individualmente às suas necessidades. Por exemplo, a integração e o controle do sistema por meio do sistema de gerenciamento predial estão disponíveis no local para muitos sistemas diferentes. Para saber mais como utilizar o sistema leia a matéria completa no site.
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