Uma parceria de pesquisa e desenvolvimento entre o Oak Ridge National Laboratory e a Boeing (ambos nos Estados Unidos) resultou na fabricação de um molde metálico por impressão 3D em grande escala, denominado Stamp Form Die (SFD) – mostrado na foto ao lado – voltado à fabricação de portas de aeronaves em compósitos termoplásticos.

 

Desenvolvido no laboratório norte-americano por meio do sistema robótico Arc-1, o ferramental dá suporte ao projeto HiCAM (Hi-Rate Composite Aircraft Manufacturing), conduzido pela NASA (Estados Unidos). A iniciativa busca responder ao crescimento do tráfego aéreo e por novas aeronaves, aumentando as taxas de produção de estruturas de alta resistência para o setor.

 

O ferramental foi obtido por manufatura aditiva por arco elétrico e arame (wire-arc additive manufacturing, WAAM) multimaterial, no qual um braço robótico equipado com uma tocha de soldagem deposita metal camada por camada. Diferente dos sistemas de deposição convencionais, a tecnologia empregada permitiu combinar diferentes ligas na mesma estrutura: aço carbono nas regiões estruturais para conferir rigidez mecânica e aço inoxidável na superfície ativa da cavidade para assegurar resistência à corrosão e estabilidade dimensional.

 

A geometria do molde inclui canais internos curvos de refrigeração e aquecimento (conformal cooling) construídos durante a impressão 3D, em substituição aos canais retos usinados por furação profunda convencional, promovendo a troca térmica homogênea no processamento do compósito. Para contornar os empenamentos gerados por tensões residuais do resfriamento do metal, a equipe utilizou simulações computacionais combinadas à adição temporária de nervuras de suporte na parte posterior da estrutura.

 

Após a deposição, o conjunto seguiu para a Baker Industries — subsidiária da Lincoln Electric, também nos Estados Unidos —, onde passou por tratamento térmico de recozimento para alívio de tensões, remoção das nervuras de suporte e usinagem de acabamento nas tolerâncias exigidas. O projeto-piloto comprovou a viabilidade de aplicar a manufatura aditiva de grande porte na confecção de moldes para transformação de compósitos termoplásticos estruturais, abrindo perspectivas de adoção nos setores automotivo e de energia.

 

Imagem: Baker Industries

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