Fonte: Assessoria ABM

A manufatura aditiva metálica, conhecida como impressão 3D com metais, já é realidade e é utilizada em diversas áreas, como criação de peças complexas e implantes ósseos, por exemplo. “As aplicações são as mais diversas, a imaginação é o limite”, afirmou Andersan dos Santos Paula, professora titular do Instituto Militar de Engenharia (IME), que estuda o assunto, durante o evento “Manufatura Aditiva: Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação”, promovido, em 9 de novembro, pela regional do Rio de Janeiro da Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração (ABM) em parceria com o Instituto Nacional de Tecnologia (INT). 

De acordo com Horacidio Leal Barbosa Filho, presidente executivo da ABM, “a proximidade entre as duas instituições não é circunstancial, a ABM congrega profissionais, estudantes, empresas, universidades e instituições de pesquisa, enquanto o INT produz conhecimento aplicado e o transfere para a indústria. Quando as duas instituições se juntam, o resultado é esse evento, três palestrantes de instituições diferentes, três tecnologias distintas e um único fio condutor”.

Ieda Maria Vieira Caminha, diretora da Regional Rio de Janeiro da ABM, também estava presente na abertura do evento e ressaltou que a regional realiza anualmente eventos com temas quentes para a indústria. “Apresentamos casos desde a pesquisa até uma peça real funcionando, certificada e economicamente viável”, conta sobre a edição atual.

Por fim, Marcia Gomes de Oliveira, diretora do INT, também pontuou o impacto do encontro para sua instituição. “O INT tem uma longa trajetória de atuação em materiais, processos e desenvolvimento tecnológico, por isso, é importante membro na participação dessa discussão e contribuir para o avanço dessa área.”

Manufatura de leito de pó metálico

Iniciando as palestras do evento, Andersan Paula detalhou os diferentes modos em que é possível produzir uma peça. “A manufatura formativa, por exemplo, ocorre com a transformação de metais do estado líquido para o sólido para conceber peças. A manufatura subtrativa, por sua vez, conta com processos de usinagem e cortes para remover excedentes e fazer um componente. A manufatura aditiva, porém, envolve processos que, na teoria, vão fazer com que não tenhamos nenhuma perda de material para chegar à peça final”, resume.

Para fazer a impressão 3D de uma peça, em primeiro lugar, é preciso criar um modelo virtual do item que se deseja produzir. Em seguida, no caso da manufatura aditiva que utiliza pó metálico, um feixe de elétrons ou um laser é responsável por espalhar o pó metálico em uma plataforma de construção, imprimindo uma peça camada por camada.

De acordo com Andersan, o processo tem vantagens, como mais rapidez e possibilidade de criar componentes complexos. Porém, também existem limitações: “ao final do processo de manufatura aditiva, nos deparamos com um produto que não tem as mesmas propriedades de um item feito em manufatura formativa, subtrativa ou com junção dessas”, explica.

“Falando em materiais metálicos, encontramos produtos com resistência mecânica muito mais alta, ductilidade menor, tenacidade menor, e com ausência de propriedades elétricas e químicas que, talvez, tenhamos que fazer novos processos para aplicá-las em etapas finais”, conta a especialista. Além disso, a professora também cita a dificuldade de ter matéria-prima e os altos custos de equipamentos como desafios para escalar o uso da tecnologia.

Aplicação na área da saúde

O processo de manufatura de leito de pó metálico tem aplicações adequadas para a área da saúde, o que é estudado por Maurício de Jesus Monteiro, pesquisador do Instituto Nacional de Tecnologia e um dos palestrantes do evento.

“Imagine que o médico fará uma operação e colocará um implante no meu corpo. O médico irá adaptar o meu corpo ao implante disponível. Porém, imagine o que aconteceria se invertêssemos a lógica, e o implante fosse adaptado a mim. É isso que estamos fazendo, com o objetivo de dar maior qualidade de vida a um paciente”, conta o especialista.

“Temos um feixe de laser que entra em contato com o leito de pó metálico e imprime o projeto disponível no computador, a impressora consegue construir uma peça. Isso nos permite fazer estruturas complexas, que com a manufatura tradicional seria difícil ou impossível”, conta ele, explicando como a tecnologia permite criar um implante personalizado para o osso de cada paciente em um curto espaço de tempo.

Segundo o cientista, a impressão 3D com metais pode criar estruturas porosas de titânio que tem uma densidade parecida com a dos ossos do corpo humano. “Quando uma pessoa tem um implante rígido de metal, os ossos ao redor podem atrofiar e perder cálcio. Com isso, o implante fica solto e o paciente precisa de uma cirurgia de revisão. Estamos desenvolvendo alternativas para que a resistência mecânica do implante seja muito parecida com o osso, se integrando a ele”, conta.

Manufatura aditiva com arame e arco

Outra forma de impressão 3D com metais utiliza arame para criar peças e componentes. Durante o evento, Margareth Nascimento de Souza Lira, engenheira e pesquisadora e membro do LNTSold/UFRJ, discorreu sobre o assunto.

“Na manufatura aditiva com arame arco, temos algo que sempre vai remeter ao nosso conhecimento prévio da soldagem”, explica. De acordo com ela, neste modo de fabricação, um braço robótico utiliza uma fonte de energia para aquecer um metal e, com base em um modelo 3D no computador, imprime uma peça camada por camada.

“Na manufatura aditiva, usamos os mesmos arames que são utilizados em soldagem convencional, de união, revestimento ou reparação. Alguns arames funcionam melhor que outros, por isso é importante estarmos sempre estudando e aprendendo”, detalha.

A especialista cita, dentre os desafios, os sucessivos ciclos de aquecimento e esfriamento. “Temos um material que está sendo fundido e depositado camada a camada, então a camada de cima refunde com a camada de baixo. Tudo isso deve ser pensado no processo”, conta.

No entanto, mesmo com os desafios, a tecnologia ainda apresenta vantagens. “Quando pensamos no setor de óleo e gás ou da mineração, por exemplo, temos máquinas que foram compradas a 20 ou 25 anos, e quando precisamos de uma peça para reparo, não encontramos, ninguém que vende. Com a manufatura aditiva, podemos recorrer a engenharia reversa e fabricar o componente”, conta. 

Por fim, Margareth ainda explica que a impressão 3D com arame metálico é rápida e pode ser executada no local. Dessa forma, é possível atender com facilidade empresas que precisam de peças complexas para a reposição de suas máquinas, diminuindo o tempo que a produção ficará parada.

A gravação do evento está disponível no YouTube: clique aqui

Sobre a ABM

Fundada em 1944, com o objetivo de promover conhecimento, inovação e networking para profissionais, acadêmicos, pesquisadores e empresas, a Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração (ABM) é uma instituição civil sem fins lucrativos, que atua em todo território nacional. Por meio da realização de eventos, cursos, treinamentos, palestras e da publicação de livros e revistas técnicas, a Associação busca integrar e cooperar com o processo de desenvolvimento e a competitividade da Indústria de Base Nacional — pela geração e difusão de conhecimento técnico-científico — em parceria com cerca de 70 empresas mantenedoras e associadas e de 1.500 associados pessoas físicas.