Sandvik cria o primeiro composto de diamante impresso em 3D
A Sandvik criou o primeiro composto de diamante impresso em 3D. Embora esse diamante não brilhe, ele é perfeito para uma ampla gama de usos industriais. Esse material superduro pode ser impresso em 3D em formas altamente complexas e, assim, revolucionar a maneira como a indústria utiliza o material natural mais duro do planeta.
O diamante é mais duro do que qualquer outra coisa na natureza. Ele é um componente essencial em uma grande variedade de ferramentas resistentes ao desgaste no setor, desde mineração e perfuração até usinagem e implantes médicos. Desde 1953, é possível produzir diamante sintético, mas como ele é muito duro e complicado de usinar, é quase impossível formar formas complexas.
Até agora, a produção de materiais de diamante superduros só permitiu a formação de algumas configurações geométricas simples. Usando a manufatura aditiva e um método de pós-processamento exclusivo e feito sob medida, a Sandvik conseguiu imprimir em 3D compostos de diamante que podem ser moldados em praticamente qualquer formato.
Historicamente, a impressão 3D de um diamante era algo que nenhum de nós imaginava ser possível
A diferença entre um diamante Sandvik e um diamante natural ou sintético é que o primeiro é um material composto. A maior parte do material é diamante, mas para torná-lo imprimível e denso, ele precisa ser cimentado em um material de matriz muito duro, mantendo as propriedades físicas mais importantes do diamante puro.
As oportunidades são enormes
Devido ao uso da manufatura aditiva, os componentes de diamante podem ser criados prontos para aplicação, em formas muito complexas, sem a necessidade de usinagem adicional. Isso abrirá a possibilidade de usá-lo em aplicações que antes eram consideradas impossíveis.
"Historicamente, a impressão 3D de um diamante era algo que nenhum de nós imaginava ser possível", explicou Anders Ohlsson, gerente de entrega da Sandvik.
"Ao ver seu potencial, começamos a nos perguntar o que mais seria possível com a impressão 3D de formas complexas em um material que é três vezes mais rígido que o aço, com condutividade térmica maior que o cobre, expansão térmica próxima ao Invar - e com densidade próxima ao alumínio. Esses benefícios nos fazem acreditar que veremos esse composto de diamante em novas aplicações industriais avançadas, desde peças de desgaste até programas espaciais, em apenas alguns anos."
O processo de impressão 3D
"O processo de manufatura aditiva usado é altamente avançado", explicou Mikael Schuisky, chefe de P&D e operações da Sandvik. "Estamos imprimindo em uma pasta que consiste em pó de diamante e polímero usando um método chamado estereolitografia, onde peças complexas são produzidas, camada por camada, usando luz ultravioleta.
O composto de diamante impresso em 3D da Sandvik é uma verdadeira inovação. Isso significa que podemos começar a usar o diamante em aplicações e formas nunca antes concebidas
"Essa etapa foi extremamente complicada. No entanto, após extensos esforços de P&D e vários testes, conseguimos assumir o controle do processo e fizemos o primeiro composto de diamante impresso em 3D."
"Foi incrível ver o que podemos alcançar quando combinamos nossa experiência líder em tecnologia de materiais com nossos fortes recursos em manufatura aditiva e pós-processamento", comentou Mikael Schuisky. "Temos alguns dos maiores especialistas do mundo em materiais e manufatura aditiva, o que, em um caso como esse, pode beneficiar muitos setores em todo o mundo, possibilitando o uso do diamante em aplicações e formas nunca antes concebidas."
"Em vez de procurar desenvolver materiais completamente novos, atualmente o grande impulso do setor envolve a reestruturação, muitas vezes radical, dos materiais existentes", disse Annika Borgenstam, professora do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do KTH Royal Institute of Technology de Estocolmo.
Annika Borgenstam, Professor at the Department of Materials Science and Engineering, KTH Royal Institute of Technology.
"O uso de novos processos revolucionários, como a manufatura aditiva, abrirá maneiras completamente novas de usar os mesmos tipos de materiais que temos hoje, incorporando as propriedades de que precisamos."
"Esse composto de diamante impresso em 3D é uma verdadeira inovação. Isso significa que podemos começar a usar o diamante em aplicações e formas nunca antes concebidas", disse Susanne Norgren, Professora Adjunta de Ciência de Materiais Aplicados da Universidade de Uppsala. "Imagine o que isso pode fazer para os setores, quando for possível imprimir qualquer coisa, em qualquer formato - em diamante."
Imagine o que isso pode fazer para os setores, quando for possível imprimir qualquer coisa, em qualquer formato - em diamante
Susanne Norgren, Adjunct Professor in Applied Materials Science, Uppsala University
Sustentável com propriedades superiores
Outra vantagem importante da manufatura aditiva é que ela permite que os engenheiros minimizem o desperdício de material, tornando a tecnologia mais sustentável. O pó de diamante no processo da Sandvik pode ser extraído do polímero na pasta após a impressão e, em seguida, ser reciclado e reutilizado em outro trabalho de impressão.
O composto de diamante foi testado e descobriu-se que possui dureza extremamente alta, condutividade térmica excepcional e, ao mesmo tempo, baixa densidade, expansão térmica muito boa e resistência fantástica à corrosão.
"Agora temos a capacidade de criar compostos de diamante fortes em formas muito complexas por meio da manufatura aditiva, o que mudará fundamentalmente a maneira como os setores poderão usar esse material. A partir de agora, o único limite de como esse material superduro pode ser moldado e usado é a imaginação do projetista", concluiu Mikael Schuisky.
Desde que este artigo foi escrito, a Sandvik decidiu se concentrar no crescimento de suas vendas de pós metálicos e descontinuou seus serviços de manufatura aditiva.