Mecânica

Impressão 3D faz peças de aço inoxidável sem perder resistência

Redação do Site Inovação Tecnológica -  21/12/2017

A equipe demonstrou sua técnica usando um material nobre, uma liga de aço inoxidável largamente utilizada na indústria. [Imagem: Leifeng Liu/University of Birmingham]

Resistência e ductilidade

Apesar do avanço da impressão 3D e da chamada manufatura aditiva, imperava na indústria um grande ceticismo quanto à possibilidade de se chegar à fabricação de peças metálicas realmente fortes e não quebradiças por esse processo.

Esse ceticismo agora caiu por terra, graças ao trabalho de uma equipe de engenheiros da China, Reino Unido e Suécia.

"A técnica de impressão em 3D é conhecida por produzir objetos com formas anteriormente inalcançáveis, e nosso trabalho mostra que ela também oferece a possibilidade de produzir a próxima geração de ligas estruturais com melhorias significativas na resistência e na ductilidade," disse o professor Leifeng Liu, coordenador da equipe.

Em metalurgia, resistência e ductilidade são propriedades vistas como antagônicas, por isso a otimização das duas ao mesmo tempo dá uma ideia da significância da inovação.

E a equipe demonstrou sua técnica usando um material nobre, uma liga de aço inoxidável largamente utilizada na indústria.

Resfriamento ultrarrápido

O avanço foi possível graças à incorporação à impressora 3D de um sistema de resfriamento ultrarrápido, que baixa a temperatura do material a uma taxa teórica de 100 milhões de graus Celsius por segundo - até agora só se havia alcançado algo em torno de 1.000 ºC por segundo.

O aço é arrefecido de forma tão rápida que ele atinge um estado de não-equilíbrio, permitindo a cristalização de microestruturas - a chamada rede de deslocamento - com dimensões nanométricas. São essas nanoestruturas as responsáveis pela melhoria das propriedades mecânicas das peças resultantes.

"Este trabalho dá aos pesquisadores uma nova ferramenta para projetar novas ligas com propriedades ultramecânicas. Também ajudará a impressão 3D em metal a ter acesso a um campo onde são necessárias elevadas propriedades mecânicas, como peças estruturais na indústria aeroespacial e automotiva," disse Liu.

Bibliografia:

Dislocation network in additive manufactured steel breaks strength-ductility trade-off
Leifeng Liu, Qingqing Ding, Yuan Zhong, Ji Zou, Jing Wu, Yu-Lung Chiu, Jixue Li, Ze Zhang, Qian Yu, Zhijian Shen
Materials Today
DOI: 10.1016/j.mattod.2017.11.004