Bayerische Metallwerke patenteia nova tecnologia de produção de liga de tungstênio para impressão 3D

A empresa alemã de processamento de metal Bayerische Metallwerke GmbH, uma subsidiária da Wolfram Industrie, desenvolveu e patenteou um novo processo de produção de material especificamente para liga de tungstênio.

O processo é especial porque é capaz de produzir misturas de pré-ligas de tungstênio de alta concentração (WNiFe e WNiCu) em pó, permitindo que os materiais sejam usados ​​em processos de impressão 3D e de revestimento. Apoiada por uma fase de desenvolvimento de dois anos, a empresa acredita que seu novo processo abrirá caminho para geometrias de peças mais complexas feitas de tungstênio, oferecendo novas opções para aplicações como fabricação de ferramentas e proteção contra radiação impressa em 3D.

“A característica especial da nossa liga de tungstênio-níquel-ferro é que a obtemos na forma de um pó pré-ligado”, explica o Dr. Hany Gobran, gerente de pesquisa e desenvolvimento da Bayerische Metallwerke. “Isso é adequado como produto inicial para processos de impressão e revestimento 3D.”

Ligas de tungstênio: úteis, mas teimosas

As ligas de tungstênio são conhecidas por sua excelente resistência à corrosão e alta condutividade térmica, o que as torna uma candidata perfeita para a fundição a frio de peças de alumínio. O metal pesado também é extremamente denso, chegando a 19,3 g/cm³ . Com uma densidade comparável à do ouro, o tungstênio é amplamente utilizado na fabricação de ferramentas e na proteção contra radiação alfa e gama na área da saúde.

“Devido à sua resistência à corrosão e erosão de metais fundidos, bem como à sua excelente condutividade térmica, o tungstênio é o material preferido na área de alumínio fundido”, afirma Nabil Gdoura, engenheiro de pesquisa e desenvolvimento da Bayerische Metallwerke. “A altíssima densidade em sua forma pura também o torna uma boa alternativa ao nocivo chumbo, que ainda é usado para proteção contra radiação na medicina, por exemplo.”

Infelizmente, o tungstênio também tem o ponto de fusão mais alto de todos os elementos químicos (3.400°C) e uma dureza Mohs de 7,5, tornando-o extremamente difícil de trabalhar. Como tal, as peças de tungstênio com geometrias mais complexas, como curvas e furos, geralmente são feitas apenas de aço para ferramentas para trabalho a quente, devido à sua facilidade de uso e capacidade de impressão 3D.

Produção de liga de tungstênio para impressão 3D

De acordo com a Bayerische Metallwerke, todas as ligas de tungstênio para impressão 3D disponíveis comercialmente até o momento foram produzidas com concentrações relativamente altas de ferro e níquel, muitas vezes sem qualquer pré-liga. Como os pontos de fusão desses metais são significativamente mais baixos que os do tungstênio, os processos de fabricação aditiva em alta temperatura, como a fusão em leito de pó, geralmente resultam em sua evaporação incontrolável.

O novo processo da Bayerische Metallwerke resolve esse problema pré-ligando a mistura de pó antes do processamento. Ao combinar todos os três elementos como um material multifásico em cada partícula de pó individual, a composição e distribuição da liga final podem ser controladas de perto. Como tal, o metal pode ser processado em altas temperaturas sem perder ferro, níquel ou cobre.

A empresa afirma que seu novo processo é capaz de produzir ligas com 80% – 98,5% (em peso) de tungstênio, 0,1% – 15% de níquel e 0,1% – 10% de ferro e/ou cobre, dependendo da aplicação desejada. Com densidades de 17 a 18,8 g/cm3, os materiais de liga são mais do que adequados para os casos de uso convencional do tungstênio em fundição de alumínio, fabricação de ferramentas e proteção contra radiação. Como bônus, o processo patenteado também permite determinar o comportamento do fluxo e o tamanho dos grãos das partículas de pó.

“Quanto maior a proporção de tungstênio no produto final, mais resistente ele será ao alumínio fundido e melhor será sua condutividade térmica”, conclui Gobran. “Se, por outro lado, a boa ductilidade e a usinabilidade mecânica desempenham um papel importante, a proporção de tungstênio na liga também pode ser reduzida em conformidade. A composição pode, portanto, sempre ser adaptada à aplicação específica e à respectiva complexidade da forma.”