Impressão 3D de Moldes Metálicos Impulsiona a Manufatura Automotiva nos EUA
Avanços recentes no laboratório nacional Oak Ridge, do Departamento de Energia dos EUA, demonstram que moldes metálicos impressos em 3D oferecem uma abordagem mais rápida, econômica e flexível para produzir grandes componentes compostos para veículos produzidos em massa, em comparação com os métodos tradicionais de fabricação.
A pesquisa, realizada no Manufacturing Demonstration Facility (MDF) do ORNL, comprova que a manufatura aditiva em larga escala é ideal para criar moldes metálicos complexos. Essa tecnologia pode acelerar a adoção de materiais compostos leves no setor automotivo, gerando maior competitividade para a indústria americana.
“Esse tipo de tecnologia pode ajudar a reindustrializar os EUA e aumentar a competitividade, criando formas mais inteligentes e rápidas de fabricar ferramentas essenciais”, afirmou o pesquisador principal Andrzej Nycz, do grupo de Robótica e Controles em Manufatura do ORNL. “Estamos mais próximos de um processo de produção automatizado e inteligente.”
Tradicionalmente, ferramentas metálicas são produzidas a partir da subtração de material de grandes blocos de aço forjado – um método que pode remover até 98% do material original, gerar grande quantidade de resíduos e demandar meses de produção devido a atrasos na cadeia de suprimentos. Em contrapartida, a manufatura aditiva deposita metal camada por camada, utilizando fio de solda amplamente disponível e reduzindo o desperdício para cerca de 10%.
Além disso, essa tecnologia possibilita a criação de geometria de moldes mais complexa, como canais de aquecimento internos, que seriam difíceis de alcançar por meio da usinagem convencional. Quanto mais complexa a forma, maior se torna a vantagem da manufatura aditiva.
Em parceria com a Collaborative Composites Solutions (CCS), operadora do IACMI – The Composites Institute, a equipe de pesquisa testou o conceito ao optar por imprimir em 3D um grande molde para bateria, equipado com recursos internos intrincados. Utilizando um processo de manufatura aditiva via soldagem a arco de metal com gás (GMAW) na Lincoln Electric Additive Solutions, foram produzidos dois dados com forma quase final a partir de fio de aço inoxidável ER410.
O processo GMAW utiliza um arco elétrico para fundir um eletrodo de fio consumível, depositando camadas de metal que formam componentes complexos, enquanto um gás de proteção é empregado para evitar contaminações. Para reduzir o peso sem comprometer a resistência, a equipe aplicou uma estratégia de caminho de ferramenta especializada.
Análises subsequentes confirmaram que o molde leve atendeu aos requisitos de desempenho estrutural, validando a viabilidade da manufatura aditiva para produzir ferramentas de alta performance na produção automotiva.
