Cientistas levam 8 semanas para imprimir em 3D um molde de aço de quase 2 toneladas que a Boeing usará em projeto da NASA para acelerar a fabricação de aviões

A fabricação de aeronaves modernas exige métodos velozes para produzir componentes resistentes e leves. Diante desse grande desafio, engenheiros criaram um molde metálico colossal por meio da impressão tridimensional robotizada, transformando o modo como a indústria molda futuras estruturas termoplásticas aeroespaciais.

Por que este molde metálico representa um marco industrial?

Projetado em conjunto por pesquisadores e especialistas do setor, o equipamento atinge quase duas toneladas de peso e cerca de dois metros de altura. Sua construção inédita substitui processos tradicionais de usinagem, utilizando soldagem robótica contínua para depositar peças metálicas extremamente pesadas.

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A peça levou cerca de oito semanas ininterruptas de deposição controlada para ser concluída na oficina especializada. Essa velocidade operacional supera os meses exigidos por fundições convencionais, provando a viabilidade de erguer matrizes sólidas de grande formato aplicando aço fundido camada por superfície.

Como a tecnologia WAAM foi aplicada na construção da peça?

O processo fabril empregou a manufatura aditiva por arco elétrico, que utiliza fios metálicos em substituição ao pó tradicional. Um braço automatizado guia a tocha com calor intenso, derretendo o arame condutor de modo uniforme sobre uma base fixa milimetricamente calibrada.

Essa técnica permitiu mesclar aço estrutural comum nas partes internas com aço inoxidável nas faces de contato direto. Essa combinação estratégica reduz sensivelmente o custo total da ferramenta, garante alta resistência mecânica contra desgastes severos e praticamente elimina o desperdício de matéria bruta.

Abaixo, um vídeo do canal Oak Ridge National Laboratory no YouTube que aprofunda as pesquisas desenvolvidas no laboratório:

Quais foram os principais desafios de engenharia durante a produção?

Durante o resfriamento das massas metálicas sobrepostas, tensões internas intensas ameaçavam entortar a geometria original do molde. Para superar essa temida deformação térmica, a equipe executou mais de trinta simulações computacionais avançadas antes de iniciar a impressão final do bloco na fábrica.

Além disso, reforços temporários de suporte foram adicionados na parte posterior da peça para garantir estabilidade física absoluta. Posteriormente, o bloco seguiu para uma etapa de tratamento térmico especializado, aliviando todas as forças residuais acumuladas antes da remoção das hastes auxiliares externas.

De que maneira esse molde contribui com o programa HiCAM da NASA?

A iniciativa espacial busca multiplicar a cadência produtiva de fuselagens e componentes estruturais feitos com materiais compósitos. Ao estampar polímeros termoplásticos aquecidos em matrizes metálicas precisas, o setor pretende acelerar a entrega de frotas comerciais sem comprometer as rigorosas normas aeronáuticas vigentes.

Diferente das ferramentas tradicionais usinadas com furos retos, o ferramental impresso possui canais internos curvos que acompanham sua curvatura. Esse fluido condutor otimiza a transferência de calor uniforme, encurtando sensivelmente o tempo de prensagem durante a moldagem de grandes painéis termoplásticos avançados.

A aplicação desse modelo fabril assegura benefícios diretos para a indústria:

• Redução do tempo total de usinagem e acabamento das matrizes industriais.
• Melhoria da eficiência térmica com canais fluidos internos personalizados.
• Diminuição drástica do desperdício de matérias-primas metálicas de alto custo.

O que essa inovação projeta para o futuro da manufatura pesada?

A consolidação da fabricação metálica tridimensional em grande porte quebra barreiras históricas da engenharia mecânica. Ao provar que estruturas gigantescas mantêm tolerâncias milimétricas, a tecnologia amplia a competitividade das empresas globais e estimula o desenvolvimento ágil de novos veículos aéreos em ampla escala.

Dessa maneira, a integração entre modelos matemáticos virtuais e robôs de deposição redefine o chão de fábrica contemporâneo. A automação inteligente combinada ao domínio dos materiais consolida uma era de alta versatilidade, acelerando a transição para métodos produtivos extremamente sustentáveis e rápidos.