Fabrico rápido aditivo em produto: materiais e técnicas

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Fabrico rápido aditivo em produto: materiais e técnicas
Fabrico rápido aditivo em produto: materiais e técnicas
Liliana Pires, Martinho Oliveira
ESAN – Universidade de Aveiro
Arcos de Valdevez, 15 de outubro de 2015
fabrico rápido aditivo em produto: materiais e técnicas
outline
Part I – Additive Manufacturing Techniques
Product Development
Liquid-based additive manufacturing techniques
Solid-based additive manufacturing techniques
Powder-based additive manufacturing techniques
Part II – R&[email protected]
Glass Scaffolds by 3DP
PrintCer3D – porcelain by 3DP
TV remote control
KTM’s headlight
fabrico rápido aditivo em produto: materiais e técnicas
Product Development
additive Prototyping:
> Developed in 1980’s
> It uses a CAD model
> It is possible the creation of parts, not just models.
> Time and cost reduction (product development process)
> Almost any shape is possible to produce
fabrico rápido aditivo em produto: materiais e técnicas
Two basic additive manufacturing methods
1. Subtractive Method (material removal)
Example: CNC machining (typically works with metal or resins, including aluminum, brass, ABS,
acetal, acrylic, PC, nylon, PEEK, PVC, phenolic, teflon, UHMWPE, ultem and wood).
Advantages: wide selection of end-use materials, good dimensional control and surface finish,
and a high degree of repeatability suitable for end-use manufacture.
2. Additive method (material addition) - adds layers of material one by one to build the
solid part of a 3D object from bottom to top
(The topic of this presentation)
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Additive manufacturing
. There are several ways to classify the additive additive manufacturing techniques
. The classification used in this presentation is based on the form of the starting material (or supply phase):
Liquid-based
Solid-based
Powder-based
. Liquid and powder-based techniques seems to be more promising techniques than solid-based
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Liquid-based additive manufacturing techniques
. Starting material is a liquid
. About a dozen additive manufacturing technologies are in this category, examples:
Stereolithography (ST)
Solid ground curing
Polyjet
Droplet deposition manufacturing (DDM)
Robocasting
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Liquid-based additive manufacturing techniques: SL/SLA®
the thickness of each layer as well as the resolution depend on the equipment used (typically 0,025 mm)
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Liquid-based additive manufacturing techniques: Polyjet
accuracy 0.016 mm (high resolution)
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Liquid-based additive manufacturing techniques: Robocasting
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Solid-based additive manufacturing techniques
. Starting material is a solid
. Solid-based RP systems include the following processes:
Laminated object manufacturing (LOM)
Fused Filament Fabrication (FFF) / Fused deposition modeling (FDM®)
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Solid-based additive manufacturing techniques: FDM/FFF
Low resolution in z axis (0.25mm)
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Powder-based additive manufacturing techniques
. Starting material is a powder
. Powder-based RP systems include:
Selective laser sintering/melting (SLS/SLM)
Three dimensional printing (3DP)
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Powder-based additive manufacturing techniques: 3DP
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Biofabrication of glass scaffolds
Objectives
•
Characterization and development of
glass powders to be used in
regenerative medicine.
•
Inputs
Biofabrication by additive
Commercial powder
characterization (zp 140 Machine ZPrinter
Zcorporation)
Standard
model
manufacturing techniques: threedimensional printing (3DP).
Composition
14%TiO2-43%P2O5-43%CaO
(T14P43)
New
formulations
vitreous
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Biofabrication of glass scaffolds
Production
of glass frit
Milling
Post processing
Mechanical
tests; DRX;
SEM; EDS;
in vitro tests
DTA & TD;
XDR; Particle
size distribution
Printing models
(3D printing)
Sieving
(20µm<Ø≤106µm)
Particle size
distribution;
SEM; EDS, BET
CAD
model
Glass powder
T14P43
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Preparation of CAD model
Biofabrication of glass scaffolds
(mm)
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Biofabrication of glass scaffolds
Deviation (%)
• Powder: zp140
• Binder: zb56
width
height
8,03
10,78
• Powder: T14P43
Deviation (%)
• Binder: Deionezed water
width
height
(70%) + alcohol (30%)
16,60
2,68
Conditions selected for printing samples:

Glass powder formulation - T14P43 G80F20;

Binder formulation with 70% deionized water and 30% alcohol;

Thickness of printed powder layer - 0.181 mm;

Saturation level of 69% in the shell and 0% in the core;

Activating bleed compensation.
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PrintCer3D: Fabrico rápido de produtos em porcelana por impressão 3D
Parceiros:
Objetivos
•
exploração da impressão tridimensional (3D) como tecnologia alternativa para o fabrico rápido de produtos em porcelana.
•
redução do tempo de manufatura
•
melhor resposta às necessidades do mercado
•
angariar novos mercados
•
fabrico de peças com geometrias complexas que não são possíveis de obter através das técnicas convencionais de fabrico
de produtos cerâmicos.
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PrintCer3D: Fabrico rápido de produtos em porcelana por impressão 3D
Inputs
Pó comercial (zp 140 ZPrinter)
Binder comercial (zb 60)
Composição:
Pó de Porcelana
Modelo
Padrão
Novas formulações
cerâmicas e binder
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PrintCer3D: Fabrico rápido de produtos em porcelana por impressão 3D
Equipamento: Zprinter 310
Principais caraterísticas:
•
•
•
•
•
Cor: monocromático
Resolução: 300 x 450 dpi
Velocidade construção eixo z: 25 mm/h
Espessura da camada: 0.089 - 0.203 mm
Área de construção: 203 x 254 x 203 mm
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PrintCer3D: Fabrico rápido de produtos em porcelana por impressão 3D
Resultados Parciais
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TV remote control
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KTM’s headlight
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KTM’s headlight
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• Martinho Oliveira
• [email protected]
Martinho Oliveira ([email protected]),
Escola Superior Aveiro Norte, Universidade de Aveiro
Estrada do Cercal, 449
3720-232 Oliveira de Azeméis
Tel. [+351] 256 666 960 Fax [+351] 256 666 97

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