Prototipagem rápida:subtrativo x aditivo

Com a manufatura aditiva e as impressoras 3D sendo um tópico tão importante nos dias de hoje, é importante lembrar por que processos subtrativos como fresamento ainda são incrivelmente importantes para a prototipagem rápida. Mas primeiro, vamos examinar alguns dos benefícios e limitações da prototipagem rápida aditiva (ou manufatura digital direta).

Benefícios da Prototipagem Rápida Aditiva

O processo de prototipagem rápida aditiva une e funde materiais como resinas líquidas, camada sobre camada para produzir um objeto 3D a partir dos dados do modelo. A prototipagem rápida aditiva é geralmente simples, relativamente barata e rápida. A prototipagem rápida aditiva também permite uma quantidade substancial de complexidade dentro de cavidades ou áreas internas de uma peça que exigiria rebaixos e pode até ser impossível com processos subtrativos como fresamento.

Limitações da Prototipagem Rápida Aditiva

A principal desvantagem da prototipagem rápida aditiva é que a peça resultante geralmente não é feita de um material de uso final como metal... e mesmo que seja, falta integridade estrutural. Isso porque o ponto em que uma camada é unida a outra não tem a resistência física exibida por um bloco sólido do mesmo material (sem camadas ou juntas).

Prototipagem rápida subtrativa com materiais de uso final

A prototipagem rápida subtrativa fornece a capacidade de prototipar em materiais de uso final. Como a fresagem ou usinagem remove o material de uma peça maior, a peça acabada tem uma composição sólida em vez de uma composição em camadas, como visto na prototipagem rápida aditiva com impressoras 3D. Isso produz uma integridade estrutural mais alta, o que é crítico se a peça do protótipo for usada no teste do produto. O teste do produto com uma peça feita por meio de prototipagem subtrativa permite uma análise precisa da viabilidade e até mesmo da durabilidade da peça, pois é feita com o mesmo material que será utilizado na fabricação das peças de produção.

Uma gama mais ampla de acabamentos de superfície e texturas com prototipagem subtrativa

Os processos de prototipagem rápida subtrativa também oferecem uma gama mais ampla de acabamentos de superfície para o protótipo completo, em oposição ao “acabamento escalonado” padrão, muitas vezes obtido na prototipagem rápida aditiva com uma impressora 3D. Isso pode variar de uma superfície completamente lisa com acabamento espelhado até texturas fresadas ou gravadas. Desta forma, a prototipagem rápida subtrativa com uma fresadora CNC de alta velocidade é capaz de produzir peças de protótipo com uma repetibilidade adequada para a produção final. O acabamento de superfície suave que pode ser obtido com usinagem de alta velocidade pode ser funcionalmente benéfico se a peça em questão precisar deslizar e esteticamente benéfico se o protótipo for usado em testes de mercado.

Prototipagem Rápida Aditiva x Prototipagem Rápida Subtrativa

Para ilustrar os pontos levantados acima, pedimos aos nossos engenheiros de aplicação que prototipassem rapidamente uma peça usando processos aditivos e subtrativos. Uma vez que o nosso passatempo favorito após o expediente (piscadela, piscadela) é o pebolim, eles decidiram fazer um pebolim “substituto” para testes. Essa decisão foi baseada em uma necessidade real da vida real - já que recentemente quebramos um dos homens que vieram com nossa mesa de pebolim vintage de 1985. Usando prototipagem rápida aditiva (impressão 3D), eles conseguiram projetar um homem de pebolim muito rudimentar em cerca de 90 minutos. A partir daí, começaram a imprimir e em pouco mais de uma hora a peça vista abaixo estava completa.

Usando a programação de prototipagem rápida subtrativa (fresamento de alta velocidade), a programação da peça levou substancialmente mais tempo e teve um clock de 3 horas. 45 minutos. No entanto, a fresagem da peça abaixo foi consideravelmente mais rápida do que a impressão 3D e levou 28 minutos.

Produto testando um protótipo rápido aditivo versus um protótipo rápido subtrativo

Bem, você sabia que tínhamos que “testar” a peça certo? Então, em uma série de 4 jogos bastante aquecidos usando cada protótipo, aqui está o que encontramos. Em termos de funcionalidade e durabilidade, o protótipo subtrativo foi o vencedor. Não só durou os 4 jogos, a composição sólida da parte fez com que chutes mais fortes com alta velocidade. Além disso, claramente aguentaria centenas de outros jogos. Em comparação, a parte impressa em 3D começou a mostrar sinais de delaminação em seu lado direito no meio do jogo 3 - e no jogo 4 tivemos que consertá-la com um pouco de fita adesiva para passar pelo restante de nossos "testes de produto" . O dano à peça revelou a composição interna da peça impressa em 3D, como visto abaixo.

A natureza bastante vazia dessa parte esclareceu um pouco por que não conseguimos arremessos fortes usando esse homem de pebolim. Ao analisar o acabamento superficial resultante em ambas as peças, sentimos que o protótipo subtrativo era... bem, simplesmente mais atraente. Além disso, o processo de fresagem proporcionou mais flexibilidade para obter diferentes acabamentos de superfície. Por exemplo, conseguimos tornar a maior parte do protótipo subtrativo muito suave, dando à seção do pé um acabamento mais texturizado para maior “aderência” ou controle de bola. Por outro lado, o acabamento superficial “escalonado” inerente ao protótipo aditivo serviu bem em termos de controle de bola … mas não foi muito atraente em toda a peça.

A máquina CNC de prototipagem rápida subtrativa definitiva:

A introdução da fresadora de alta velocidade compacta DATRON neo no ano passado torna a prototipagem rápida subtrativa mais acessível e viável do que nunca. Além disso, seu tamanho compacto e a operação da tela sensível ao toque facilitam o uso e a instalação no ambiente mais restrito do tipo "laboratório".