O papel crítico dos aquecedores de cartucho na impressão 3D e na fabricação de aditivos
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A fabricação aditiva mudou a forma como as peças são projetadas e fabricadas, mas a tecnologia impõe exigências especiais aos sistemas de aquecimento que a tornam viável. Os aquecedores de cartucho são muito importantes para muitos processos de impressão 3D, principalmente aqueles que usam termoplásticos de alta-temperatura, impressão de metal ou resina de cura. Mas os aquecedores utilizados nessas situações apresentam problemas com os quais as unidades industriais normais não foram feitas para lidar. Para obter qualidade de impressão consistente e operação confiável, você precisa conhecer esses problemas.
O hot end das impressoras de modelagem por deposição fundida (FDM) é um dos lugares mais difíceis para empregar a impressão 3D. Para manter o fluxo de material estável, o aquecedor precisa manter o bico a uma temperatura muito específica, geralmente dentro de ±1 grau. O aquecedor é pequeno, geralmente com 6 mm de largura e 20 mm a 30 mm de comprimento, e precisa caber dentro de um pequeno conjunto com um termopar e uma ventoinha de resfriamento. A densidade de watts é alta porque a área aquecida é pequena. Devido à alta densidade de potência e ao pequeno espaço, o aquecedor precisa ser feito com óxido de magnésio compactado com precisão e fio de resistência de alta-qualidade para minimizar pontos quentes que podem prejudicar a qualidade da impressão.
Ao imprimir em metal 3D, como fusão seletiva a laser (SLM) ou fusão por feixe de elétrons (EBM), são necessários aquecedores de cartucho para aquecer a placa de construção. Para evitar que a placa de construção se deforme e para garantir que as camadas fiquem bem unidas, ela precisa ser mantida a uma temperatura constante, geralmente entre 200 graus e 500 graus. Os aquecedores são geralmente longos e cobrem toda a largura da câmara de construção. Eles precisam aquecer uniformemente uma área enorme. Para compensar a perda de calor no perímetro da placa, as pessoas normalmente utilizam aquecedores de cartucho multi{7}}zonas. O material da bainha precisa ser capaz de suportar altas temperaturas sem quebrar e o pó metálico abrasivo usado no processo.
Outro uso é nas câmaras aquecidas usadas para imprimir materiais-de alto desempenho, como PEKK e PEEK. Para evitar que esses materiais se deformem e para garantir que as camadas fiquem unidas, a câmara deve estar entre 120 graus e 200 graus. O calor vem de aquecedores de cartucho embutidos nas paredes da câmara. Para eliminar diferenças de temperatura que podem causar deformações nas peças, os aquecedores devem ser distribuídos uniformemente. Você precisa manter os cabos protegidos do calor da câmara e de qualquer condensação que possa ocorrer quando a câmara for aberta.
A experiência revela que as aplicações de impressão 3D precisam de aquecedores que mantenham a temperatura muito uniforme. Mesmo uma mudança de 2 graus para 3 graus pode fazer com que o item acabado pareça ruim. Para impressoras-de última geração, os fabricantes geralmente exigem aquecedores com densidade de watts zoneada ou termopares-integrados que permitem gerenciar o calor no ponto de aplicação em um circuito fechado. À medida que mais pessoas desejam impressoras de formato maior, há uma necessidade crescente de aquecedores de cartuchos ultra{8}}longos (1.000 mm ou mais) que possam aquecer uniformemente placas e câmaras de construção em toda a sua largura.
Ao escolher um aquecedor de cartucho, os fabricantes e usuários de impressoras precisam pensar nas necessidades específicas do processo de impressão. Um aquecedor que funciona bem para impressão PLA a 200 graus pode não funcionar bem para impressão PEEK a 400 graus. O material da bainha deve ser capaz de trabalhar nessa temperatura. O dissipador de calor deve ter a densidade correta de watts. A zona fria deve ser longa o suficiente para manter os cabos protegidos das altas temperaturas dentro da câmara. Se você cuidar dessas coisas, os aquecedores de cartucho podem ser uma base confiável para fabricação aditiva consistente e de alta-qualidade.
