Que tecnologias emergiram na impressão 3D de cerâmica, a mais recente na manufatura aditiva? Quais as suas vantagens e desvantagens, oportunidades e ameaças? No seu novo relatório, "Impressão 3D de Cerâmica 2022-2032: Tecnologia e perspetivas de mercado", a IDTechEx compara os processos e tecnologias de impressão atualmente utilizados no fabrico aditivo de cerâmica para responder a estas questões. De entre os vários processos de impressão 3D no mundo da manufatura aditiva, a IDTechEx destaca os seguintes como líderes de mercado:

Fotopolimerização em Cuba:
O processo de impressão mais popular na fabricação aditiva de cerâmica é a fotopolimerização em cuba (VPP), que inclui a estereolitografia (SLA) e o processamento digital de luz (DLP). Três dos líderes de mercado — Lithoz, Admatec e 3D Ceram — produzem impressoras focadas na cerâmica utilizando DLP (Lithoz/Admatec) ou SLA (3D Ceram). Na impressão de cerâmica baseada em VPP, o pó cerâmico é misturado com resina polimérica curável por UV para formar uma pasta cerâmica; a quantidade exata de cerâmica incorporada varia consoante a cerâmica utilizada. Após a impressão, a peça verde é primeiro despolpada num forno para remover a resina polimérica. Em seguida, a peça verde é sinterizada num forno para densificar a cerâmica e produzir a peça impressa final.

Extrusão de materiais:
A categoria de extrusão de materiais inclui o fabrico por filamento fundido ou a modelação por deposição fundida (FFF/FDM), indiscutivelmente a tecnologia de impressão 3D mais popular em todo o mundo. A FFF/FDM cerâmica consiste em filamentos termoplásticos preenchidos com 50% de pó cerâmico, como alumina ou zircónio, que são utilizados para impressão 3D. Semelhante à fotopolimerização em cuba, as peças impressas são desmoldadas e sinterizadas para criar a peça cerâmica final. Embora existam vários filamentos termoplásticos cerâmicos no mercado, a FFF/FDM não é o tipo de extrusão de materiais mais popular na fabricação aditiva de cerâmica. Este título pertence à extrusão de pasta, também conhecida como extrusão de barro, uma das tecnologias de impressão 3D cerâmica mais visíveis no mercado. Vídeos de impressoras de extrusão de pastas de fabricantes como 3DPotter, WASP e CERAMBOT podem ser facilmente encontrados online. As impressoras de extrusão de barro são mais comummente utilizadas para imprimir esculturas de barro e cerâmicas que são posteriormente cozidas. No entanto, as impressoras de extrusão estão a ser testadas para produzir outros objetos de cerâmica interessantes, como tijolos de construção ou até mesmo casas.

A impressão por jato
é a principal tecnologia de impressão em leito de pó no panorama da impressão 3D de cerâmica. Neste processo, as gotículas de aglutinante são depositadas por uma cabeça de impressão a jato de tinta sobre um leito de pó cerâmico. A deposição continua camada a camada até à conclusão da peça, que é depois removida do leito de pó e sinterizada. Ao contrário da fotopolimerização em cuba e da FFF (Flash Fundição por Filamentos), não é utilizado qualquer polímero intermédio na impressão de cerâmica. Duas empresas líderes de mercado na impressão por jato de aglutinante, a ExOne e a voxeljet AG, produzem impressoras que não são exclusivas da impressão 3D de cerâmica, mas são compatíveis com os pós cerâmicos. Além disso, existem impressoras de jato de aglutinante de fabricantes como a ComeTrue e a Kwambio, especificamente orientadas para a fabricação aditiva de cerâmica.

E quanto às novas tecnologias inovadoras?

O panorama tecnológico da manufatura aditiva de cerâmica não é estático; com a entrada de novos participantes no setor da impressão 3D de cerâmica a cada ano, o panorama torna-se mais dinâmico com tecnologias inovadoras.

Por exemplo, a inovadora tecnologia "Nanoparticle Jetting" da XJet introduz a deposição de materiais por jato como uma categoria de processo de impressão no campo da fabricação aditiva de cerâmica. A deposição por jato de nanopartículas consiste na deposição de gotículas de nanopartículas cerâmicas suspensas num líquido. Ao contrário da deposição por jato de polímeros, em que cada gotícula é curada com luz ultravioleta, a deposição por jato de nanopartículas utiliza calor para evaporar o líquido da suspensão, deixando apenas a cerâmica.

Outro exemplo de tecnologias de impressão interessantes vem dos fabricantes de extrusão de grânulos, como a Pollen-AM e a Uprise 3D. Estes fabricantes estão a tentar aproveitar os grânulos de moldagem por injeção de cerâmica (CIM) disponíveis como matéria-prima para a impressão 3D. As suas impressoras derretem os grânulos de CIM nas suas cabeças de extrusão e, em seguida, extrudam a matéria-prima de polímero carregada com cerâmica no plano XY (semelhante às impressoras FFF/FDM, mas substituindo o filamento por grânulos).

Finalmente, a manufatura aditiva em microescala está a chegar ao campo da impressão 3D em cerâmica, com a Boston Micro Fabrication (BMF), líder em micro-AM, a apresentar recentemente uma nova impressora compatível com cerâmica. A microArch S230 é compatível com duas novas resinas cerâmicas da BMF: alumina e titanato de magnésio.

Previsões do mercado para a impressão 3D em cerâmica:
De um modo geral, nos 10 anos desde o lançamento da primeira impressora 3D industrial de cerâmica, a fabricação aditiva de cerâmica testemunhou a inovação de diversas novas tecnologias. A IDTechEx prevê que a inovação tecnológica continue nos próximos 10 anos, à medida que as empresas continuam a desenvolver e a diversificar as suas impressoras de cerâmica.