Um molde de aço de quase duas toneladas e cerca de dois metros de altura foi produzido por impressão tridimensional robotizada para apoiar o programa HiCAM, da NASA. A ferramenta será usada na fabricação de estruturas aeroespaciais de materiais termoplásticos, com a proposta de reduzir o tempo necessário para moldar grandes painéis.
A construção levou cerca de oito semanas de deposição controlada em uma oficina especializada. No processo, um braço automatizado conduziu uma tocha que derreteu fios metálicos e depositou o material sobre uma base calibrada. A técnica substitui métodos convencionais de usinagem e fundição para produzir matrizes de grande porte.
Aço combinado e controle da deformação
A parte interna do molde foi feita com aço estrutural comum, enquanto as áreas de contato receberam aço inoxidável. A combinação foi escolhida para reduzir o custo da ferramenta, aumentar a resistência ao desgaste e diminuir o desperdício de matéria-prima.
O resfriamento das camadas metálicas poderia provocar tensões internas e alterar a geometria da peça. Para reduzir esse risco, a equipe realizou mais de trinta simulações computacionais antes da impressão. Também instalou reforços temporários na parte posterior do molde e, depois, submeteu o bloco a tratamento térmico para aliviar as forças acumuladas.
Aplicação no programa da NASA
O HiCAM busca ampliar a produção de fuselagens e componentes estruturais feitos de materiais compósitos. No processo previsto, polímeros termoplásticos aquecidos serão prensados em matrizes metálicas, acelerando a fabricação de peças de grande porte.
Uma diferença em relação às ferramentas tradicionais é a presença de canais internos curvos, que acompanham o formato do molde. Por eles circula um fluido responsável por melhorar a transferência de calor e reduzir o tempo de prensagem durante a moldagem.
A tecnologia de manufatura aditiva por arco elétrico também usa fios metálicos no lugar do pó empregado em outros processos. Com isso, a fabricação pode diminuir o desperdício, reduzir o tempo de usinagem e permitir canais internos personalizados.
A pesquisa foi desenvolvida com a participação de pesquisadores e especialistas do setor. O Oak Ridge National Laboratory também aparece associado às pesquisas sobre a tecnologia em um vídeo publicado em seu canal no YouTube.
