voxeljet High Speed Sintering: Impressão em polímero 3d para componentes de calçado personalizados
Durante muito tempo, todos os sapatos de uma série de modelos foram os mesmos. As únicas excepções eram modelos especiais caros, feitos à medida para atletas de elite. Agora existe um novo potencial de inovação para os fabricantes de sapatos: A impressão 3D a partir da voxeljet permite a produção de sapatos feitos à medida que podem até oferecer aos consumidores funções que melhoram o desempenho e o conforto. Os processos de fabrico de aditivos, tais como o High Speed Sintering da voxeljet, abrem o caminho para a produção de sapatos aditivos de amanhã, através da produção personalizada e do desenvolvimento de materiais.
O facto de tais sapatos feitos por medida poderem ter em conta as formas individuais dos pés, os pesos do corpo e os comprimentos dos passos também oferece um benefício particular para os clientes finais. Do ponto de vista do fabricante, contudo, não são apenas os benefícios do cliente que falam a favor do processo de Sinterização de Alta Velocidade (HSS). Com o HSS, quase todos os parâmetros de produção podem ser ajustados de modo a permitir processos de fabrico mais económicos, mais rápidos e mais ecológicos e, ao mesmo tempo, permitir a adaptação do processo a diferentes materiais.
Quase nenhum gestor de produto da indústria transformadora é actualmente capaz de evitar o tópico de "Estruturas de Malhas". Estas são desenhos de grelha abstractos, gerados por CAD, que tomam a natureza como modelo. Estes desenhos dão aos produtos a máxima estabilidade e durabilidade e criam enormes economias de material e peso. Não admira, pois, que mesmo os fabricantes de calçado desportivo líderes de mercado tenham um grande interesse em processos de fabrico de aditivos. Com estruturas treliçadas impressas em 3D, os custos de produção podem ser reduzidos e, graças à poupança de material, o processo de fabrico também protege o ambiente. O plástico não sinterizado pode, dependendo do processo e do material, ser reciclado e reintroduzido no processo de produção.
O avanço das tecnologias de impressão em 3D na indústria do calçado
Vários fabricantes de calçado já estão a trabalhar com técnicas de impressão 3D na produção de entressolas ou outros componentes de calçado, tais como palmilhas. As tecnologias de aditivos de processamento de resina líquida são métodos comuns nos quais as áreas a serem sinterizadas são selectivamente expostas à luz e, portanto, endurecidas. Embora estes métodos ofereçam a possibilidade de imprimir componentes de sapatos impermeáveis com detalhes finos e boas propriedades de superfície, os materiais processados e, portanto, as próprias peças impressas são comparativamente pesados.
Outra técnica de fabrico de aditivos é a fabricação de filamentos fundidos (FFF). Neste método, uma camada de filamento plástico fundido é aplicada como um fio e colada. A vantagem da sinterização a alta velocidade é a maior velocidade de produção, diversidade de materiais, tempos de camada constantes e, portanto, uma gestão térmica mais fácil e liberdade geométrica. Ao contrário do FFF, o HSS não requer estruturas de suporte para estabilizar os componentes impressos. O pó não impresso suporta os componentes na caixa de trabalho. Isto permite a plena utilização da caixa de trabalhos de HSS.
A maioria dos processos aditivos operam orientados para a geometria; produzem estruturas alveolares ou outras estruturas biónicas para as diferentes zonas de tensão no sapato. Como resultado, as espessuras das paredes das estruturas, por exemplo, devem tornar-se mais espessas a fim de se obter um maior grau de estabilidade. O processo HSS, por outro lado, funciona com uma tinta variável, o que permite diferentes propriedades do material, tais como resistência ou rigidez dentro de uma estrutura de treliça, mas também em material sólido. Podem ser impressas diferentes quantidades de tinta absorvente de infravermelhos (IR) nas áreas de tensão de uma sola de sapato. O componente obtém uma maior resistência neste ponto durante o processo de sinterização. Como alternativa adicional, tal como em todos os processos de fabrico de aditivos, com HSS, também se pode trabalhar com estruturas de treliça para alcançar diferentes graus de resistência no topo. Com a impressão em escala de cinza de HSS da voxeljet, os fabricantes de calçado podem optimizar sectores individuais do componente de calçado impresso em 3D para cargas específicas em termos de conforto de uso, estabilidade e elasticidade.
Processo HSS e impressão em escala de cinzentos: como funciona
HSS grayscale from voxeljet é um processo de impressão 3D para a criação de peças tridimensionais com propriedades de alvo variáveis. As propriedades materiais do corpo produzido podem ser individualmente influenciadas em todas as três dimensões. Tais propriedades podem ser a resistência mecânica ou a elasticidade e a densidade do material e, portanto, o peso e o centro de gravidade do objecto impresso em 3D. A grande vantagem: estas propriedades variáveis do material não são visíveis no componente posterior.
No processo HSS, uma fina camada de pó plástico, como TPU, EVA ou TPE é aplicada a uma plataforma de construção aquecida. Posteriormente, um cabeçote de impressão a jato de tinta se move pela plataforma e aplica seletivamente uma tinta de absorção de luz infravermelha em áreas da área do edifício. Depois de concluído, uma luz infravermelha irradia para a plataforma de construção. As áreas impressas do pó plástico absorvem o calor, o que faz com que elas sinterizem com as camadas subjacentes. Após a conclusão do processo de sinterização, a plataforma de construção é abaixada em uma camada de espessura e a próxima camada de pó plástico é aplicada e impressa. Este processo é repetido até que a construção de, por exemplo, uma entressola, seja concluída. Posteriormente, todo o espaço de construção com as peças sinterizadas é resfriado dentro ou fora do sistema de impressão. Finalmente, a sola do sapato pode ser removida do pó circundante e processada posteriormente. Devido à entrada seletiva de temperatura, o pó não impresso permanece solto e pode ser reutilizado para outros processos de impressão, dependendo do material usado.
O valor de cinza, escala de cinza ou nível de cinza indica a quantidade de tinta impressa no pó. Dependendo do material usado, até seis níveis de cinza diferentes podem ser impressos no material em pó. Os cabeçotes de impressão a jato de tinta são controlados por bitmaps. Como o cabeçote de impressão controla a quantidade de tinta que absorve infravermelho no processo HSS, o tamanho da gota do absorvedor e, portanto, o valor de cinza por volume podem ser alterados.
Quanto mais escuro o tom de cinza, mais energia térmica pode ser absorvida pelo material impresso da lâmpada IR. Isso não só dá à sola sua forma tridimensional, mas também permite que propriedades mecânicas tridimensionais sejam adicionadas e integradas ao mesmo tempo.
Além disso, a escala de cinza pode ser combinada com pontilhamento (simulação de etapas intermediárias realmente inexistentes por meio de certos arranjos / rasterizações de pixels). Isso permite um ajuste ainda mais preciso do coeficiente de absorção, da entrada de energia e, portanto, da temperatura efetiva do material em pó, o que tem uma influência adicional nas propriedades do material.
Especificações técnicas de impressão em escala de cinza
Diferentes graus de dureza imprimíveis via entrada de tinta
Até 6 níveis de cinza possíveis
Variável das escalas de cinza em relação à absorção de energia dependendo do material
Melhor nitidez da borda em comparação com pontilhamento
Alto nível de detalhe
Maior resistência da peça do que único pontilhamento
Outras combinações possíveis com dithering para ainda mais variação
Superfícies mais suaves
Open Source permite personalização gratuita para requisitos de materiais
Para HSS, a voxeljet depende de um software de código aberto ProPrint para controlar seus sistemas de impressão 3D. O destaque da solução de código aberto: os clientes podem personalizar livremente todos os parâmetros de impressão para seus próprios requisitos de material. O ProPrint e a ferramenta integrada de análise de dados voxeljet Vamos, por exemplo, permitem o controle livre da entrada de temperatura com a qual o pó impresso deve derreter. A espessura da camada, a transferência de tinta e as sequências gerais do processo também podem ser ajustadas livremente.
A jovem tecnologia do especialista em impressão 3D voxeljet tem grande potencial para a indústria calçadista reinventar o calçado. Diversidade de materiais, conservação de recursos, construção leve, personalização e aprimoramento de desempenho para clientes finais são apenas alguns dos benefícios potenciais.
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