Apresentada pela primeira vez em 2020, a plataforma VX1000 HSS da voxeljet estabeleceu um novo padrão em manufatura aditiva (MA) de polímeros, oferecendo produção contínua e de alta precisão em larga escala. Agora, cinco anos depois, a máquina continua na vanguarda das tecnologias de sinterização à base de pó e, francamente, não é nenhuma surpresa o porquê.
A VX1000 HSS baseia-se no processo de Sinterização de Alta Velocidade (HSS) da Voxeljet, uma tecnologia de impressão a jato de tinta em leito de pó que deposita seletivamente uma tinta absorvente de energia em camadas de polímero e, em seguida, funde as camadas usando radiação infravermelha. Essa técnica apresenta diversas vantagens em comparação à sinterização seletiva a laser (SLS) convencional, incluindo taxas de impressão significativamente mais rápidas, já que não utiliza um laser para sinterizar seletivamente e, em vez disso, irradia toda a camada de pó de uma só vez, após as cabeças de impressão a jato de tinta terem concluído seu trabalho.
Velocidade e escala
A VX1000 HSS oferece a tecnologia HSS da Voxeljet em larga escala, com um volume de construção de 1000 x 540 x 200 mm. Essa escala, uma das maiores do mercado, permite aos usuários fabricar grandes volumes de pequenos componentes poliméricos ou criar grandes peças individuais. Além disso, como a HSS utiliza uma cabeça de impressão a jato de tinta, a densidade de compactação não influencia os tempos de impressão das camadas — um gargalo fundamental na escalabilidade das plataformas SLS. Em termos gerais, a impressora 3D pode atingir velocidades de impressão de até 6.500 cm³/h.
A cabeça de impressão a jato de tinta do sistema é essencial para essa capacidade. Composta por uma cabeça de impressão bidirecional com cerca de 8.000 bicos em um vão de um metro, a cabeça de impressão da VX1000 HSS pode depositar tinta em toda a largura do espaço de impressão de forma rápida, uniforme e com alto nível de repetibilidade. A cabeça de impressão integra módulos piezoelétricos dispostos em uma estrutura semelhante a um pente, uma configuração que permite que ela se desloque lateralmente em alguns centímetros para cobrir toda a área de impressão na passagem de retorno, aumentando ainda mais a eficiência.
Repetibilidade
Além da velocidade e da grande escala, um dos principais atrativos da VX1000 HSS é a repetibilidade. A voxeljet explica que o sistema inteligente de gerenciamento de temperatura autorregulado da impressora desempenha um papel importante no estabelecimento da consistência. “O sistema foi projetado para garantir uma distribuição uniforme do calor por toda a câmara de impressão”, explica a empresa. “Ele integra cinco zonas de aquecimento independentes, incluindo 54 módulos superiores no teto, paredes laterais aquecidas e piso dentro da caixa de impressão, controle de temperatura no recobridor e uma lâmpada de sinterização resfriada que emite energia em um comprimento de onda específico para um aporte térmico preciso nas áreas com tinta.”
Vários sensores e pirômetros incorporados à impressora 3D monitoram a temperatura de perto e coletam dados que podem ser analisados para otimização futura do processo. Todos os dados são armazenados em um banco de dados baseado em SQL, que fornece aos usuários rastreabilidade total dos trabalhos de impressão.
Em suma, este sistema garante uma distribuição uniforme do calor por toda a câmara de construção e um aquecimento uniforme das peças, independentemente de os usuários estarem imprimindo uma série de componentes pequenos ou uma peça grande. Este sistema de gerenciamento de temperatura também oferece outros benefícios, como a maximização da reutilização do pó por meio da energia direcionada com precisão da lâmpada de sinterização.
Eficiência econômica
A voxeljet enfatiza que a eficiência econômica também foi um objetivo central no desenvolvimento do hardware da impressora 3D. Para isso, um sistema de limpeza automatizado sem contato garante a maximização do desempenho e da vida útil da cabeça de impressão, enquanto a lâmpada infravermelha usada para irradiar camadas de pó vem com um sistema de resfriamento a água que minimiza os requisitos de manutenção e os custos associados. A empresa afirma: “A combinação de um grande volume de construção, tempos de camada constantes e requisitos de manutenção reduzidos tem um efeito positivo direto nos custos unitários e na disponibilidade do sistema.”
A VX1000 HSS também conta com um sistema integrado de reciclagem de pó que recupera todo o pó solto não sinterizado no envelope de construção e permite a reutilização quase completa do material. Em termos mais específicos, a impressora 3D suporta uma taxa de reciclagem de até 80/20 (usado para novo), o que minimiza significativamente o desperdício de material e reduz os custos com materiais.
Controle de processo flexível
Reconhecendo as diferentes necessidades dos diferentes usuários, o voxeljet tornou possível personalizar os parâmetros de impressão do sistema, como aplicação de tinta, perfis de temperatura, espessura da camada e taxas de reciclagem de pó. A capacidade de personalizar as configurações de impressão oferece aos usuários um alto nível de controle sobre as propriedades das peças finais (por exemplo, alongamento na ruptura, resistência à tração, rugosidade da superfície). Notavelmente, os usuários podem controlar essas propriedades dentro de uma única peça, integrando diferentes propriedades em diferentes zonas da peça para otimizar o desempenho e, em termos de eficiência, o consumo de tinta.
Os perfis de configuração também podem ser salvos no sistema, facilitando a implementação das configurações corretas para um determinado trabalho de impressão e garantindo a repetibilidade.
“A capacidade de configurar vários parâmetros dependentes do modo de impressão oferece potencial adicional de otimização”, afirma a voxeljet. “Por exemplo, aumentar a aplicação de tinta pode melhorar a resistência da peça, embora isso possa reduzir a facilidade de desembalagem — e vice-versa. Essas configurações ajustáveis não apenas aumentam a flexibilidade do sistema, mas também permitem a otimização direcionada do processo, adaptada a aplicações específicas.”
Para tanto, a rede voxeljet HSS oferece aos usuários acesso a uma rede de parceiros de pesquisa e materiais com o objetivo de compartilhar conhecimento e promover a colaboração para validar novos materiais e aplicações, bem como otimizar a cadeia de processos. Por meio dessa rede, mais de 30 materiais já foram testados para uso na plataforma HSS, incluindo PA 12, PP, TPU, PEBA e EVA.
VX1000 HSS, uma solução atraente
Em última análise, o hardware e o software por trás do VX1000 HSS criaram um sistema ideal para produção em série. O sistema, que supera muitos problemas associados aos processos SLS padrão, estabeleceu um novo padrão em termos de velocidade de produção, repetibilidade, adaptabilidade e eficiência econômica, abrindo uma ampla gama de aplicações e produtividade 24 horas por dia para a manufatura aditiva de plásticos à base de pó. Para saber mais sobre o processo acesse o site.
