Forjamento é um processo de fabricação onde o metal é moldado pela aplicação de forças compressivas. Isso pode ser feito por meio de métodos como martelar, pressionar ou rolar. A aplicação de alta pressão durante o forjamento alinha a estrutura dos grãos do metal de uma forma que melhora suas propriedades mecânicas. Por exemplo, no forjamento de um virabrequim automotivo de aço, o martelamento e a modelagem repetidos fazem com que os grãos do aço se alonguem ao longo do comprimento da peça. Este alinhamento confere ao virabrequim excelente resistência e resistência à fadiga, cruciais para suportar as condições de carga cíclica e de alto estresse em um motor.

Os metais forjados normalmente exibem alta resistência à tração, o que significa que podem suportar uma grande quantidade de força de tração antes de quebrar. Eles também possuem boa ductilidade, o que lhes permite deformar-se plasticamente sem fraturar sob tensão. A combinação dessas propriedades torna os componentes forjados altamente confiáveis ​​em aplicações exigentes, como a aeroespacial, onde as peças precisam suportar condições extremas. Por exemplo, peças forjadas de liga de titânio em motores de aeronaves podem suportar altas temperaturas, altas pressões e tensões mecânicas significativas durante o voo.

A impressão 3D, ou manufatura aditiva, constrói peças metálicas camada por camada. Existem diferentes técnicas, como a fusão em leito de pó, onde um laser de alta energia ou feixe de elétrons funde seletivamente partículas de pó metálico. Em um processo típico de fusão em pó para impressão 3D de uma peça metálica, uma fina camada de pó metálico é espalhada por uma plataforma de construção. O laser então traça o formato da seção transversal da peça dessa camada no pó, derretendo e fundindo as partículas. Este processo é repetido camada por camada até que toda a peça esteja formada.

Inicialmente, os metais impressos em 3D tinham algumas limitações em termos de resistência. A construção camada por camada pode às vezes levar a pontos fracos ou porosidade dentro da peça. No entanto, avanços significativos foram feitos. Técnicas modernas de impressão 3D e métodos de pós - processamento foram desenvolvidos para melhorar a resistência dos metais impressos em 3D. Por exemplo, o tratamento térmico após a impressão 3D pode aliviar tensões internas e melhorar a microestrutura do material, aumentando a sua resistência. Alguns metais impressos em 3D agora rivalizam em resistência com seus equivalentes forjados em determinadas aplicações.

Estudos de pesquisa mostraram que, em alguns casos, os metais impressos em 3D podem atingir níveis de resistência à tração semelhantes aos metais forjados. Por exemplo, um estudo recente sobre ligas de alumínio impressas em 3D descobriu que, com parâmetros de impressão e pós-processamento otimizados, a resistência à tração das peças impressas em 3D estava dentro de 90% daquela do alumínio forjado tradicionalmente. Isto é notável considerando as diferenças nos processos de fabricação. No entanto, é importante observar que os resultados podem variar dependendo da liga metálica específica, da técnica de impressão 3D utilizada e da complexidade da peça.

A resistência à fadiga, que é a capacidade de um material suportar cargas repetidas sem falhas, tem sido uma preocupação para os metais impressos em 3D. As interfaces das camadas nas peças impressas em 3D foram inicialmente consideradas locais potenciais para o início de trincas sob carregamento cíclico. Mas, novamente, através de processos de fabricação e tratamentos de superfície aprimorados, os metais impressos em 3D estão preenchendo a lacuna. Alguns componentes metálicos impressos em 3D avançados agora apresentam resistência à fadiga comparável à de peças forjadas em aplicações com requisitos de fadiga de ciclo relativamente baixo. Por exemplo, em certas aplicações de ferramentas personalizadas, onde a peça passa por um número limitado de ciclos de carregamento, os metais impressos em 3D podem ter um desempenho tão bom quanto os forjados em termos de resistência à fadiga.

Na indústria aeroespacial, são utilizados metais forjados e impressos em 3D. Para componentes altamente críticos, como pás de turbinas de motores a jato, os metais forjados ainda são a escolha dominante devido ao seu histórico de longa data de desempenho de alta resistência sob condições extremas. No entanto, os metais impressos em 3D são cada vez mais utilizados em componentes estruturais menos críticos, onde a sua flexibilidade de design pode ser explorada, ao mesmo tempo que cumprem os padrões de resistência exigidos. Na indústria automotiva, peças metálicas impressas em 3D estão sendo usadas para prototipagem e produção de baixo volume de componentes como suportes e suportes de motor. À medida que a tecnologia continua a melhorar, a resistência destas peças impressas em 3D torna-se mais do que adequada para tais aplicações.

Concluindo, embora os metais forjados tenham uma longa reputação de resistência, os metais impressos em 3D estão se recuperando rapidamente. Em muitas aplicações, com os materiais, processos e pós-processamento corretos, os metais impressos em 3D podem de fato ser tão fortes quanto os metais forjados. O futuro da fabricação pode muito bem ver uma coexistência crescente dessas duas técnicas, cada uma sendo usada onde suas vantagens únicas em termos de resistência e outras propriedades possam ser melhor utilizadas.