Nem todos os metais possuem as propriedades e a resistência à corrosão necessárias para suportar as condições difíceis enfrentadas por navios e embarcações marítimas. O bronze de níquel e alumínio (NAB), no entanto, é uma das poucas ligas metálicas que podem. Hoje, o NAB é amplamente utilizado na indústria marítima na produção de válvulas de navios, hélices e outros componentes, pois oferece alta resistência, propriedades antimicrobianas, antiincrustantes e resistentes à corrosão. Normalmente, os componentes NAB são fabricados usando processos de fundição, no entanto, essa abordagem de fabricação é sobrecarregada por certas limitações, como a necessidade de ferramentas caras, longos tempos de resposta e logística complexa.
Ser capaz de fabricar aditivamente peças NAB tem sido, portanto, de grande interesse para OEMs marítimos e equipes de manutenção de navios. No entanto, trabalhar com a liga metálica apresentou desafios devido à complexidade do material e aos padrões necessários para garantir a qualidade e o desempenho das peças NAB para aplicações marítimas.
Até agora, isto é. O fabricante australiano SPEE3D desenvolveu e lançou uma liga de níquel alumínio bronze compatível com sua tecnologia de fabricação aditiva por pulverização a frio (CSAM). O material em pó é um divisor de águas para OEMs marítimos, que agora podem imprimir peças de navios em 3D no ponto de necessidade (incluindo em bases avançadas, em portos ou diretamente a bordo), reduzindo drasticamente os tempos e custos de produção.
O padrão ouro para o transporte marítimo
O metal de impressão 3D recém-lançado foi desenvolvido por meio de uma colaboração entre a SPEE3D e o US Naval Sea Systems Command (NAVSEA) para lidar com os obstáculos de cadeias de suprimentos cada vez mais instáveis e os custos associados à fundição de peças NAB. Após extenso desenvolvimento e avaliação, a SPEE3D desenvolveu com sucesso duas matérias-primas de pó NAB: um material exclusivo para a NAVSEA que atende a requisitos específicos para suas aplicações marítimas e um grau comercial (Expeditionary) que tem 97% das propriedades do primeiro.
Ambas as classes do material NAB são projetadas para uso com a tecnologia CSAM da SPEE3D, um processo automatizado que constrói peças de forma aditiva pulverizando partículas de metal em um substrato usando ar comprimido que pode atingir velocidades supersônicas. A energia cinética gerada pela velocidade do spray frio resulta em partículas de metal que se unem para um componente de metal denso com baixa porosidade. O processo CSAM também é notável por sua ausência de variações extremas de temperatura, o que se traduz em um menor risco de tensões residuais em peças, incluindo risco minimizado de rachaduras, empenamentos e distorções.
O pó NAB certificado para uso NAVSEA, chamado C958 NAB, requer uma combinação de tratamentos térmicos convencionais e de prensagem isostática a quente (HIP) para produzir peças sem defeitos com “a composição e condição de dureza corretas, incluindo o Nb exigido pela especificação B369 para soldabilidade”.
Este material de calibre ligeiramente superior é destinado à produção de peças críticas de segurança para embarcações marítimas de superfície e subsuperfície e efetivamente permite que os usuários finais produzam peças de reposição “totalmente compatíveis, semelhantes”. O pó NAB de nível comercial, por sua vez, não requer tratamentos térmicos HIP, oferecendo um caminho mais acessível e econômico para a impressão 3D de peças marítimas NAB com alta resistência (58 ksi, 390 MPa UTS) e resistência à corrosão. Este grau de material é ideal para a fabricação de peças de reposição temporárias para lidar com atrasos ou escassez na cadeia de suprimentos e manter os sistemas marítimos críticos operacionais enquanto a peça de reposição permanente é entregue.
O NAB Expedicionário requer um processo simplificado de tratamento térmico, como homogeneização, mas pode ser facilmente usado a bordo de navios que operam a Unidade de Fabricação Expedicionária da SPEE3D, que foi lançada em maio de 2024 e é particularmente adequada para fabricação pontual, pois integra a impressora 3D de metal XSPEE3D com a unidade de pós-processamento e teste SPEE3Dcell em dois contêineres de transporte de 20 pés. Como a empresa coloca: “O sistema EMU da SPEE3D pode fabricar um NAB de nível Expedicionário na maioria dos lugares do planeta com uma fonte de alimentação adequada e um punhado de solo plano. Vemos isso como uma tecnologia revolucionária na sustentação de equipamentos marítimos civis e militares.”
Aplicações NAB em aplicações marítimas
A natureza do processo CSAM, que aplica camadas de metal a um substrato, o torna ideal para operações de manutenção e reparo de navios. Agora, com a capacidade de imprimir com NAB, os usuários finais marítimos podem reparar peças NAB ou imprimir peças de reposição a bordo, enquanto também se beneficiam da lubricidade do material, resistência a danos por cavitação e, claro, sua extrema resistência à corrosão.
As potenciais aplicações marítimas para a nova liga de níquel alumínio bronze são numerosas. Para demonstrar essa versatilidade, a SPEE3D já imprimiu uma série de peças dignas do mar, incluindo um suporte de hélice (que pesava 11,3 kg e foi impresso em apenas três horas), uma bucha de 6,9 kg que levou apenas duas horas para ser fabricada e um encaixe de camlock de 1,7 kg que foi impresso em meia hora.
Outras aplicações incluem lemes de navios, eixos de hélice, corpos de válvulas, conexões de tubos e infraestrutura de motores. O volume máximo de construção da tecnologia CSAM é de até um metro de diâmetro e 0,7 metros de altura ou até 40 kg. O SPEE3D enfatiza que peças de metal equivalentes a fundição dessa escala podem ser impressas em poucas horas, em vez de semanas.
Claro, o material também tem aplicações fora do segmento marítimo. Como explica Byron Kennedy, CEO da SPEE3D: “O NAB Expeditionary é uma ótima solução para outras indústrias também: defesa, petróleo e gás e mineração, por exemplo. As peças podem ser produzidas em campo e entregues em menos de 24 horas, tornando-se uma maneira extremamente rápida e confiável de manter as operações funcionando.”
Foco marítimo do SPEE3D
O SPEE3D atua na esfera de AM marítima há algum tempo, com foco particular no trabalho em colaboração com organizações de defesa, como os exércitos australiano e britânico, a NAVSEA e a Escola de Pós-Graduação Naval dos EUA.
A empresa australiana também possui uma variedade de outros tipos de materiais adequados para aplicações marítimas, incluindo a liga de alumínio de baixa corrosão Al 6061; bronze-alumínio, que tem resistência excepcional à corrosão pela água do mar; aço inoxidável resistente à corrosão e dúctil; e cobre.
Os novos materiais NAB da SPEE3D solidificarão a capacidade da empresa de atender ao mercado marítimo e, sem dúvida, impulsionarão a adoção da impressão 3D por usuários finais marítimos e além. Para saber mais sobre os materiais acesse o site.
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