Enviando carboneto de silício otimizado para o espaço com Binder Jetting

Jan 13, 2024

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A TECNALIA é um centro de pesquisa e desenvolvimento tecnológico de referência, focado em transformar o conhecimento em oportunidades de negócios para as empresas e crescimento do PIB para a sociedade. O grupo de pesquisa Materiais para Condições Extremas pertence à divisão de Indústria e Mobilidade (I&M) da empresa e se concentra no projeto, fabricação, manutenção e fim de vida de produtos e serviços industriais.

A SENER Aeroespacial é fornecedora líder de sistemas aeroespaciais de alto desempenho para espaço, defesa e ciência, agregando valor com desenvolvimentos tecnológicos por mais de meio século. A empresa trabalha com clientes como a Agência Espacial Europeia (ESA) e realiza projetos multidisciplinares em optomecânica, grandes estruturas móveis e instrumentação e controle de infraestrutura.

A flexibilidade de material da tecnologia de jato de ligantes da Série X permite que a TECNALIA use seu sistema InnoventX para processar uma variedade de pós que suportam várias indústrias. Por exemplo, a equipe usa sua experiência para otimizar metais duros e aços para ferramentas que impulsionam melhorias de desempenho na indústria de ferramentas de corte, bem como processa cerâmicas técnicas, como carboneto de silício e alumina, usadas nas inovações mais avançadas em aplicações críticas.

A equipe TECNALIA possui conhecimento coletivo em materiais para temperaturas extremas, desgaste, abrasão e ambientes corrosivos, tornando-se o parceiro natural quando a SENER Aeroespacial e a Agência Espacial Européia (ESA) quiseram investigar uma nova rota de fabricação para um suporte óptico de satélite. As duras condições das viagens espaciais exigem componentes com alta estabilidade dimensional, coeficiente de expansão térmica (CTE) compatível com seus sistemas adjacentes e excelente qualidade superficial e propriedades mecânicas. Assim, as cerâmicas são ideais para aplicações espaciais por causa de sua estabilidade termomecânica, desempenho em altas temperaturas, dureza e peso leve, e a TECNALIA trouxe o conhecimento necessário de materiais e processos para a mesa para aplicar ao desafio.

"Aplicações espaciais estão sempre buscando redução de peso, já que isso está diretamente ligado ao custo final da carga útil", disse o Dr. Iñigo Agote, gerente de projetos e líder de grupo da TECNALIA, explicando como a redução de peso é uma demanda sistemática das empresas aeroespaciais atualmente. A economia de massa é uma das razões pelas quais o carboneto de silício cerâmico técnico (SiC) é um material muito procurado neste setor. Pode ser polido até ficar liso com benefícios exclusivos de permanecer leve, forte e com propriedades térmicas para se ajustar a temperaturas extremas vistas no espaço.

No entanto, fabricar SiC usando métodos tradicionais é caro e difícil por causa exatamente dessas propriedades desejáveis ​​de alto desempenho. "O grau de complexidade da forma é limitado ao usar processos de produção mais tradicionais, como conformação a frio e sinterização", disse Agote. "As peças requerem usinagem final se a geometria for complexa e a usinagem de cerâmicas como o SiC é um processo difícil e caro."

A manufatura aditiva foi investigada para fornecer uma peça de forma quase líquida para reduzir as difíceis e caras etapas de pós-processamento de polimento e usinagem. A impressão 3D Binder Jet foi identificada como o único processo capaz de criar o design exclusivo de SiC com velocidade e precisão, mesmo entre outras tecnologias aditivas, porque o pó escuro não cura por UV e o alto ponto de fusão elimina os métodos baseados em laser.

A equipe da TECNALIA se pôs a trabalhar identificando pós de SiC adequados e definindo as melhores etapas de processamento. A flexibilidade da máquina Desktop Metal InnoventX para personalizar as configurações de parâmetros combinada com a experiência de processo e materiais da equipe TECNALIA para adequar as propriedades para esta aplicação levou ao avanço que entregou uma peça final com a qualidade exigida. A peça pode ser impressa no InnoventX em 3 horas antes do PIP e infiltração com silicone para densificação.