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Padrões de fundição de investimento impressos em 3-D

A fundição de investimento tem sido historicamente um assunto longo e demorado, e muito caro também. A metodologia exige a confecção sob medida de uma ferramenta, ou matriz, para formar um modelo em cera da peça que se deseja produzir – um processo caro e demorado. A prototipagem para fundição de investimento foi igualmente problemática. "No passado, os clientes tinham que encontrar uma agência de serviços [ou fabricante contratado] para obter um padrão feito com grandes despesas", explicou Bill Walker, presidente da Invest Cast Inc., especialistas em protótipos de qualidade de produção e fundição de investimento de metal de produção em volume com sede na em Mineápolis. "Então você teria que implorar a uma fundição para lidar com esta amostra de uma, duas ou três amostras." Mesmo que você pudesse encontrar uma empresa para produzi-los, os fundidos resultantes muitas vezes tendiam a ser descartados devido ao volume muito baixo. "Normalmente, o prazo de entrega para a construção de uma ferramenta é de quatro a oito semanas", disse Walker. "Então você pode descobrir que precisa alterá-lo após a execução da amostra." Isso pode significar ainda mais tempo e dinheiro.

Um invólucro de fundição de investimento formado em torno de um padrão de cera impresso em 3D - é então aquecido para derreter o... [+] material do modelo, deixando um vazio para derramar a peça de metal

Walker sabe tudo isso em primeira mão. Seu pai, Bill Sr., fundou a Invest Cast em 1981 com uma única fábrica em Minneapolis. Bill Sr. se aposentou em 2011, quando Bill Jr. e seus dois irmãos compraram mais duas instalações, em Wisconsin e Texas. Em 1998, Walker decidiu brincar com uma nova tecnologia: a impressão 3D. Ele teve problemas imediatos com seu parceiro de negócios - seu pai. “Depois de muitas discussões, ele permitiu que eu comprasse o equipamento e vendesse os moldes para a empresa”, disse Walker. "Investi tudo o que havia economizado - US$ 50.000. Gastei todas as nossas economias neste equipamento e comecei a imprimir protótipos." Ele comprou a impressora Thermojet da 3D Systems, projetada para fazer peças 3D à base de cera para design, validação de conceito ou demonstrações. Walker percebeu que o material de impressão em cera significava que ele poderia imprimir imediatamente protótipos de fundição de cera perdida sem a necessidade da matriz inicial - modelos que poderiam substituir os moldes de cera que eram a base do processo de fundição de cera perdida, economizando semanas de trabalho. “Minha ideia inicial era enviar um casting junto com um orçamento para o cliente, a fim de potencializar as vendas”, explica Walker. "Tivemos contato com mais de 2.000 clientes e enviei cartões-postais anunciando protótipos em dias, em vez de semanas, para apresentar o conceito. O telefone começou a tocar e ainda não parou!"

Despejando o metal para a peça final no molde

A Invest Cast foi uma das primeiras fundições a trazer prototipagem internamente. O negócio decolou imediatamente. Quatro meses depois de comprar a impressora Thermojet original, Walker comprou uma segunda. Não muito tempo depois, ele investiu em uma impressora 3D Systems Select Laser Sintering (SLS), que suportava uma plataforma de construção muito maior, aumentando a gama de tamanhos de peças que a Invest Cast poderia oferecer. Ele usa poliestireno em vez de cera, que era um material mais barato na época. A Invest Cast continuou a adicionar impressoras conforme o negócio crescia, e agora eles estão operando sete delas, junto com duas novas impressoras ProJet MJP 2500 IC. O negócio é de até $ 30 milhões em vendas totais, e Walker prevê que cresça para mais de $ 50 milhões nos próximos anos. Os protótipos respondem por até metade das vendas nas instalações de Minneapolis a cada mês, com essa parte do negócio crescendo rapidamente.

Walker vê um futuro forte para a tecnologia. “As novas impressoras de cera são incrivelmente precisas e altamente detalhadas, que é o que eu – e nossos clientes – gostamos nelas”, disse ele. "Se pudéssemos reduzir o custo dos materiais, eu poderia imaginar que, em vez de ter salas cheias de ferramentas, haveria simplesmente um centro de dados que armazena todos os seus arquivos tridimensionais. Você puxaria os arquivos de dados como você precisa deles e faz com que as impressoras funcionem e criem padrões de produção. Acho que é aí que está o potencial."