ExOne licencia novo processo de jateamento de ligantes de ORNL para metal impresso em 3D

Aug 07, 2023

O fabricante de impressoras 3D Binder Jetting ExOne licenciou um novo método de impressão do Oak Ridge National Laboratory (ORNL) que permitirá a fabricação de peças de metal-cerâmica leves aprimoradas.

O processo de patente pendente da ORNL, que vem sendo desenvolvido há 18 meses, permite criar componentes de carboneto de boro infiltrado com alumínio com máquinas ExOne. Com base em uma licença de P&D existente entre as empresas, o acordo mais recente agora permite que a ExOne use a tecnologia comercialmente, imprimindo peças de pesquisa científica em 3D e disponibilizando-as para seus clientes.

Processo de jateamento de ligantes da ExOne

A ExOne é especializada na produção de máquinas de jato de aglutinante e, desde o licenciamento da tecnologia em 1996, ela foi integrada a muitos de seus sistemas. O portfólio atual da empresa varia do InnoventPro de nível básico ao X1 160PRO de alto volume e, novamente, cada um apresenta uma variação de seu processo proprietário.

Essencialmente, a tecnologia da ExOne envolve a injeção de um aglutinante em uma base de metal, areia ou cerâmica para criar formas, que são então sinterizadas para fundir as partículas em uma peça final. No passado, a empresa utilizou seu processo para atender às necessidades de clientes militares, como a Força Aérea dos Estados Unidos, mas recentemente procurou desenvolver as capacidades de sua tecnologia.

Por exemplo, no ano passado, a ExOne emitiu US$ 2,8 milhões para universidades que resolveram problemas conhecidos com o jateamento de fichários, enquanto outras colaborações renderam 21 novos materiais qualificados. Agora, um projeto em andamento com o ORNL também se concretizou, pois a equipe conseguiu desenvolver um método de jato de ligante, no qual os materiais podem ser infiltrados em uma peça durante o processamento.

Abordagem de patente pendente do ORNL

Por quase seis anos, o ORNL trabalhou em estreita colaboração com a ExOne para otimizar os parâmetros de seus sistemas e capacitá-los a processar novos materiais, como o H13 Tool Steel. Em um desses projetos, iniciado em julho de 2019, uma equipe liderada pelo ORNL desenvolveu um novo processo que permite que o carboneto de boro seja absorvido em ligas de alumínio.

Os materiais resultantes, conhecidos como compósitos de matriz de metal ou 'cermets', não apenas retêm a força de suas ligas hospedeiras, mas também são mais leves e apresentam propriedades de absorção de nêutrons. Tais qualidades tornam os compósitos particularmente úteis para a criação de instrumentos de dispersão de nêutrons, que efetivamente permitem aos cientistas capturar dados em nível atômico.

Vendo o potencial do processo, a ExOne licenciou-o pela primeira vez para fins de P&D em 2019 e, após seu último contrato, este foi estendido para permitir também seu uso comercial. A licença renovada abrange a patente dos EUA nº 16/155.134 e a produção de "Colimadores e outros componentes de materiais de absorção de nêutrons usando manufatura aditiva", bem como dois outros registros provisórios.

Após o acordo, a ExOne pretende continuar trabalhando com o ORNL para fabricar vários componentes compostos de matriz para uso em seus experimentos de nêutrons. Tendo licenciado comercialmente o novo método de jateamento de ligantes, a ExOne também está pronta para oferecê-lo a seus clientes, fornecendo-lhes um novo meio de produção de peças metalocerâmicas leves que absorvem energia.

Aproveitando o potencial da cerâmica

Embora as qualidades de absorção de energia da cerâmica sejam bem conhecidas, sua fragilidade inerente e requisitos complexos de sinterização muitas vezes as tornam difíceis de processar e vulneráveis ​​a rachaduras.

No entanto, empresas como a HRL Laboratories desenvolveram recentemente novas técnicas para contornar essas desvantagens e compósitos de matriz de cerâmica (CMCs) resistentes à fratura impressos em 3D. Esses materiais semelhantes ao vidro apresentam durabilidade aprimorada, permitindo potencialmente seu uso em aplicações de geração de energia.

Da mesma forma, uma equipe da Fraunhofer IKTS criou um sistema Multi Material Jetting, no qual materiais cerâmicos e metálicos podem ser integrados em uma única peça. O novo processo dos cientistas produziu uma série de componentes resistentes ao calor, incluindo um motor de satélite que apresenta elementos aprimorados de cerâmica.