Impressora de metal 3D usa fio de solda

Nov 11, 2023

Se você já viu uma impressora de fabricação de filamentos fundidos (FFF) e um soldador de arame, deve ter notado que eles funcionam com um princípio básico semelhante. A matéria-prima é fornecida na forma de filamento - também conhecida como fio - e derretida para depositar na peça de trabalho para construir soldas no caso do soldador ou objetos 3D no caso da impressora. Claro, há uma série de dificuldades que o impedem de simplesmente substituir o fio de metal pelo seu filamento termoplástico. Mas acontece que essas dificuldades podem ser superadas com muito esforço. [Dominik Meffert] fez exatamente isso com seu projeto de impressora 3D com fio.

Para seu filamento, [Dominik] escolheu arame de soldagem padrão e também experimentou aço inoxidável e arames fluxados. Inicialmente, ele usou uma engrenagem dentada normal como mecanismo na extremidade fria acionada por passo de seu mecanismo de extrusão de tubo Bowden, mas descobriu que uma roda alimentadora de arame padrão de um soldador funcionava melhor. Essa unidade de aperto alimenta o fio através de um tubo Bowden até a extremidade quente.

Nas impressoras 3D termoplásticas, o material é fundido em uma câmara dentro do hotend, depois extrudado por um bocal para ser depositado. Em vez de tentar duplicar esse arranjo para o fio de metal, [Dominik] usou um transformador de forno de micro-ondas (MOT) modificado para gerar a baixa tensão/alta amperagem necessária para aquecer o fio de forma reativa. O aquecimento é controlado por meio de um controlador de potência do retificador de fase que modula a potência na entrada do transformador. Convenientemente, este controlador é conectado à saída do ventilador de resfriamento da placa da impressora 3D, permitindo que qualquer software de segmentação padrão gere g-code para a impressora de metal.

Para permitir que o fio aqueça e derreta, deve haver um circuito completo do secundário do transformador. Um bocal de soldagem padrão correspondente ao diâmetro do fio é usado como eletrodo na extremidade quente, enquanto uma placa de construção de metal serve como o outro eletrodo. Como você pode imaginar, obter a placa de construção - e a primeira camada - correta é bastante complicado, ainda mais do que com impressoras de plástico. Neste caso, complicações adicionais envolvem o fato de que o objeto impresso deve manter uma boa continuidade elétrica com a placa, não deve terminar solidamente soldado e o fato de que o aço fundido a 1450 °C tende a empenar a placa.

Considerando todos os problemas que precisam ser resolvidos para fazer tudo funcionar, estamos muito impressionados com o progresso de [Dominik] até agora! Problemas semelhantes foram resolvidos anos atrás para o caso de impressoras termoplásticas por um grupo de experimentadores altamente motivados, e é ótimo ver algo semelhante começando a acontecer com a impressão de metal, especialmente usando materiais simples e prontamente disponíveis.

Esta não é a única abordagem para a impressão DIY de metal. Vimos um que usava fusão por feixe de elétrons (EBM) não muito tempo atrás.

Obrigado a [Krzysztof] pela dica!