Impressão 3D de aço inoxidável pode reduzir custos e tempo dos fabricantes

Cientistas afirmam que as estruturas utilizadas na fabricação de aviões, navios de carga e reatores de usinas nucleares serão tão boas quanto as peças fabricadas.

Por: Redação CIMM 03/10/2022  

Cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), da Universidade de Wisconsin-Madison e do Laboratório Nacional Argonne, nos EUA, descobriram como produzir aço inoxidável por meio de uma impressora 3D.

A nova descoberta pode ajudar os produtores de peças 17-4 PH a usar a impressão 3D para reduzir custos e aumentar sua flexibilidade de fabricação. As estruturas costumam ser utilizadas na fabricação de aviões, navios de carga e reatores de usinas nucleares.

Uma imagem microscópica de aço inoxidável 17-4 impresso em 3D. As cores na versão do lado esquerdo da imagem representam as diferentes orientações dos cristais dentro da liga. Imagem: Q. Guo/University of Wisconsin-Madison

"Essa nova técnica não só permite a impressão em 3D dessa liga metálica, como também preserva todas as suas propriedades físicas e de desempenho, reduzindo os custos de produção e aumentando a flexibilidade do processo de fabricação desse material", explica o físico do NIST Fan Zhang, coautor do estudo.

Estrutura cristalina perfeita

Para obter a estrutura cristalina ideal, conhecida como martensita,os cientistas utilizaram um sistema conhecido como difração de raios X síncrotron (XRD) para observar as mudanças rápidas que ocorrem no interior do metal em milissegundos.

A partir disso, os pesquisadores conseguiram mapear como essa estrutura mudou ao longo da impressão, revelando como a composição do metal em pó influencia todo o processo. Assim, foi possível ajustar a composição do aço até encontrar a mistura perfeita, contendo apenas ferro ou agregada a outros elementos como níquel, cobre, nióbio e cromo.

Facilitando a vida dos fabricantes

“O controle de composição é realmente a chave para as ligas de impressão 3D. Ao controlar a composição, podemos controlar como ela se solidifica. Também mostramos que, em uma ampla faixa de taxas de resfriamento, digamos entre 1.000 e 10 milhões de graus Celsius por segundo, nossas composições resultam consistentemente em aço 17-4 PH totalmente martensítico”, disse Zhang. 


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Por conta da impressão em 3D, os cientistas acreditam que os fabricantes de aço 17-4 PH poderão pular etapas que necessitem de equipamentos especiais para endurecer o metal, reduzindo significativamente o tempo e o custo de produção.

“Nosso 17-4 é confiável e reprodutível, o que reduz a barreira para uso comercial. Se seguirem essa composição, os fabricantes poderão imprimir de 17 a 4 estruturas que são tão boas quanto as peças fabricadas convencionalmente”, disse Lianyi Chen, professora de engenharia mecânica da UW-Madison e coautora do estudo.

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