Prototipagem rápida de pilhas a combustível de óxido sólido

Abstract

Tecnologias de Prototipagem Rápida (Rapid Prototyping, RP) permitem a fabricação automática de peças com geometria complicada a partir de dados de Projeto Auxiliado por Computador (Computer Aided Design, CAD). A peça tridimensional é construída por consolidação de pó em camadas (processo "aditivo" ou "generativo"). Por isso, estas técnicas estão freqüentemente chamadas de fabricação de forma livre sólida ou fabricação em camadas. Em geral, uma abordagem de 5 etapas do desenvolvimento de produto é comumente aplicada: criação de um modelo de CAD, conversão do modelo de CAD em formato STL, fatiamento do arquivo STL em camadas de seção transversal, fabricação do produto, e finalmente acabamento superficial do produto. Técnicas de RP têm muitos benefícios sobre métodos tradicionais para geração de modelos, ferramentaria e construção de peças de produção de qualidade. Por exemplo, em contraste com processos "subtrativos" (furação, moagem, desbaste) os métodos "aditivos" de RP permitem a fabricação de produtos com estrutura complexa de poros internos que não podem ser fabricados por outros métodos. Técnicas de RP podem diminuir significativamente o tempo de fabricação de pilhas a combustível de óxido sólido (PaCOS) com pequena despesa de operação e reduzido custo de produto quando aplicadas corretamente. Tecnologias como Sinterização Seletiva a Laser (Selective Laser Sintering, SLS), Manufatura de Objetos Laminados (Laminated Object Manufacturing, LOM) e Impressão 3D (3D Printing, 3DP) podem ser usadas para fabricação de protótipos de pilhas a combustível, em particular na configuração planar.Rapid prototyping (RP) technologies can automatically manufacture near-net shape parts with complicated geometry from Computer-Aided Design (CAD) data. The three dimensional part is built up by powder consolidation in layers ("additive" or "generative" process). For this reason, these techniques are often referred to as solid freeform fabrication or layered manufacturing. In general, a five-step approach of the product development is commonly applied: creating a CAD model, converting the CAD model into STL format, slicing the STL file into cross-sectional layers, fabrication of the product, and finally surface finishing of the product. RP techniques have many benefits over traditional methods for model generation, tools and even construction of production-quality parts. For instance, in contrast to "subtractive" processes (e.g., drilling, milling, grinding) the "additive"-RP methods allow fabrication of products with complex geometries like undercuts, internal cavities or overhangs that cannot be manufactured by other approaches. Additive RP methods also offer the possibility to generate parts with an orientated internal pore structure. RP techniques can significantly shorten fabrication times of Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) with small operational expenditure and reduced product costs when applied properly. Technologies such as Selective Laser Sintering (SLS), Laminated Object Manufacturing (LOM) and 3D Printing (3DP) may be used for the fabrication of fuel cell prototypes particularly for planar configuration.