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Atualizado 24 de dezembro de 2025 por Sergio A. Loiola

Nova impressora 3D Multi metal feita por estudantes usa fusão a Laser com múltiplos metais simultâneos, e imprime componentes redondos com mais eficiência, menor tempo e mais simples do que as tradicionais.

A pesquisa foi publicada na Revista CIRP Annals.

A nova impressora 3D permite que dois metais diferentes sejam fundidos simultaneamente por um laser na plataforma giratória. [Imagem: Michael Tucker/ETH Zurich]

O tempo de fabricação de componentes cilíndricos foi reduzido em mais de dois terços. Além disso, a maior facilidade de imprimir peças redondas terá grande aplicação nas industrias, em especial aeroespaciais.

Veremos a seguir veremos como os estudantes desenvolveram uma impressora 3D sem igual, e as aplicações em que ela pode ser usada. Em texto, Imagens e Vídeos.

Onde uma impressora 3D de metais pode ser usada? Quais as vantagens das impressoras 3D na fabricação de peças? Deixe seu comentário no final!

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Nova impresso pode processar diversos metais simultaneamente e sem tempo ocioso, em um terço do tempo

Na atualidade praticamente todos os motores de foguete modernos dependem da impressão 3D para maximizar seu desempenho, com uma forte integração entre estrutura e função.

A nova impressora 3D permite que dois metais diferentes sejam fundidos simultaneamente por um laser na plataforma giratória. Imagem customizada pela IA Gemini,Google. . Adaptado de  Michael Tucker/ETH Zurich

A fim de facilitar o processo de impressão 3D, estudantes da ETH Zurich construíram uma impressora de metal multimaterial de alta velocidade:

Uma máquina de fusão a laser em leito fluidizado que gira os bicos de deposição de pó e de fluxo de gás durante a impressão, o que significa que ela pode processar diversos metais simultaneamente e sem tempo ocioso.

A máquina tem o potencial de mudar fundamentalmente a impressão 3D de peças metálicas, resultando em reduções significativas no tempo e no custo de produção.

A equipe de seis alunos de graduação, cursando o quinto e sexto semestres, desenvolveu a nova máquina no Laboratório de Manufatura Avançada, sob a orientação do professor Markus Bambach e do cientista sênior Michael Tucker, da ETH Zurich, como parte do Projeto Focus RAPTURE.

O protótipo só imprime peças de até 20cm de diâmetro, mas a equipe já está trabalhando em uma versão maior. Este estator de turbina de alta pressão tem diâmetro de 75 cm. [Imagem: Michael Tucker/ETH Zurich]

Em apenas nove meses, os alunos conceberam, construíram e testaram sua ideia.

A máquina é voltada principalmente para aplicações aeroespaciais com geometrias aproximadamente cilíndricas, como bocais de foguetes e turbomáquinas, mas também apresenta amplo interesse para a engenharia mecânica.

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O calor e a pressão intensos em um lançamento exige bocais de foguetes feitos de múltiplos metais

O líder do projeto, Tucker, explica que o projeto surgiu de um desafio muito específico:

Desenvolver bicos de foguete com dois combustíveis líquidos para a ARIS, a Iniciativa Espacial Acadêmica Suíça, que está construindo seus próprios foguetes com o objetivo de alcançar o espaço.

Exemplo da complexidade das peças impressas. Amostras de aço inoxidável 316L impressas utilizando a máquina rotativa. Figura: Artigo: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0007850625000526?via%3Dihub

Nos próximos anos, a ARIS pretende atingir a Linha de Kármán – o limite internacionalmente reconhecido do espaço, situado a uma altitude de 100 quilômetros, além do qual a atmosfera é muito rarefeita para suportar o voo de aeronaves sem propulsão especial.

Para suportar o calor e a pressão intensos durante um lançamento prolongado, os bocais de foguetes deveriam idealmente ser feitos de múltiplos metais.

Por exemplo, seu interior pode ser feito de cobre condutor de calor com canais de resfriamento integrados e seu exterior de uma liga de níquel resistente ao calor.

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Impressão 3D rotativa permite imprimir em alta velocidade e eficiência

O coração da nova máquina é uma plataforma rotativa que possibilita um processo de impressão de alta velocidade.

Ao contrário das máquinas convencionais de fusão a laser em leito de pó retilíneo, onde uma nova camada de pó precisa ser aplicada após a fusão de cada camada anterior, a máquina RAPTURE funciona ininterruptamente graças à sua plataforma rotativa.

Comparação da magnitude da velocidade entre a grade em favo de mel e a grade quadrada nos planos médios do bocal de entrada. A linha tracejada vermelha mostra a trajetória de uma partícula, indicativa do arraste de fuligem. Os pontos representam os valores medidos experimentalmente, sombreados para corresponder à escala de cores. Figura: Artigo: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0007850625000526?via%3Dihub

Isso significa que o pó é aplicado e fundido pelo laser simultaneamente, o que aumenta significativamente a produtividade. Consequentemente, o tempo de fabricação de componentes cilíndricos é reduzido em mais de dois terços.

Embora a máquina também seja capaz de produzir peças não axissimétricas ou mesmo conjuntos de peças, o método de rotação é particularmente eficaz para produzir com precisão essa geometria.

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Os sistemas convencionais exigem várias etapas e maior quantidade de pó metálico, com desperdício

A máquina rotativa consegue processar dois metais diferentes em uma única operação.

Os sistemas convencionais exigem várias etapas e uma quantidade muito maior de pó metálico. Como a separação e a recuperação do pó misturado ainda representam um desafio, grande parte desse pó acaba sendo desperdiçada.

Geometrias do bocal de entrada em formato de favo de mel (esquerda) e de grade quadrada (centro). A imagem à direita mostra o bocal de grade quadrada final fabricado usando PBF-LB/M. Figura: Artigo: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0007850625000526?via%3Dihub

O novo método deposita o material apenas onde ele é realmente necessário dentro do componente, reduzindo assim o desperdício.

A máquina possui um mecanismo que sopra gás inerte sobre a área onde o pó é fundido. Isso impede a oxidação do componente durante a impressão. Fuligem, respingos e outros subprodutos são extraídos sistematicamente por uma saída.

Graças à arquitetura rotativa da máquina recém-desenvolvida, as condições locais do fluxo de gás podem ser controladas com muito mais precisão do que em uma máquina convencional.

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A equipe projetou as suas próprias peças, no mercado não havia peças disponíveis

Os alunos enfrentaram diversos desafios técnicos ao desenvolver a inovadora máquina de fusão a laser em leito fluidizado, um dos quais envolveu a sincronização do laser de varredura com a rotação da entrada de gás e do suprimento de pó.

À esquerda, uma impressora 3D convencional; à direita, a nova impressora 3D rotativa, que funde continuamente o pó, sem perdas. [Imagem: Michael Tucker/ETH Zurich]

Além disso, como muitas das peças necessárias para a máquina não estão disponíveis comercialmente, a equipe projetou as suas próprias.

Estas incluem uma conexão rotativa para a entrada de gás e um sistema que reabastece automaticamente o pó durante a operação.

Apesar disso, a equipe de estudantes conseguiu construir uma máquina que parece quase pronta para aplicação industrial.

Para Tucker, esse foi um dos pontos altos do projeto Focus:

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Aplicação direta na indústria aeroespacial, de mobilidade elétrica, química e outros.

Além da aplicação concreta para o ARIS e para a indústria aeroespacial em geral, a equipe vislumbra aplicações potenciais em outros setores, como aeronaves e turbinas a gás, e para motores elétricos, onde geometrias em forma de anel são a norma.

Diagrama  esquemático, visto de cima, dos caminhos do fluxo de gás através da união rotativa e dos bicos, com as posições angulares referenciadas no sentido horário a partir da entrada fixa. O X amarelo marca o ponto de medição do anemômetro. Figura: Artigo: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0007850625000526?via%3Dihub

Devido à sua inovação e enorme potencial comercial, a ETH solicitou uma patente para a tecnologia de fusão seletiva a laser rotativa de múltiplos materiais, que foi posteriormente indicada ao Prêmio ETH Spark.

Os componentes fabricados até o momento com o protótipo têm um diâmetro de até 20 centímetros.

A equipe de pesquisa agora busca ampliar o processo para velocidades mais altas e diâmetros maiores, e está procurando parceiros da indústria para colaborar no desenvolvimento e implementação dessa tecnologia revolucionária.

Bibliografia

Revista CIRP Annals

Artigo: Design and analyses of powder deposition, gas flow, and productivity for a rotary laser powder bed fusion system.
Autores: Markus Bambach, Michael Robert Tucker
Vol.: 74, Issue 1, Pages 315-319
DOI: 10.1016/j.cirp.2025.04.005

Eureka Alert

Students develop innovative multi-metal 3D printing process.

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Nova Impressão 3D Multi Metal a Laser Feita Por Estudantes é Mais Veloz e Mais Simples

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