6 razões pelas quais você precisa considerar o design para fabricação de aditivos

À medida que a manufatura aditiva evolui, a otimização de projetos para a tecnologia está se tornando cada vez mais importante para liberar todo o potencial da tecnologia.

Geometrias complexas, componentes leves e distribuição otimizada de material são apenas algumas das vantagens que ofertas de manufatura aditiva. No entanto, essa liberdade e complexidade de projeto implicam no custo de repensar a maneira como os objetos são projetados para a manufatura aditiva.

O desafio que muitos engenheiros enfrentam é a adoção de uma abordagem inteiramente nova para projetar a manufatura aditiva. Aplicar métodos tradicionais (subtrativos) à manufatura aditiva é inerentemente impraticável, uma vez que os requisitos e as considerações de ambos são muito diferentes. Portanto, compreender as considerações e limitações do AM, como estruturas de suporte, pós-processamento e uma variedade de novos materiais, será a chave para implementar a tecnologia com sucesso.

Então, o que você pode realizar fazendo design para manufatura aditiva, um elemento central de sua estratégia de AM?

1. Crie peças com maior complexidade

A manufatura aditiva pode superar as limitações dos métodos de manufatura tradicionais para criar peças altamente complexas com funcionalidade aprimorada.

Um exemplo é a manufatura tradicional de moldes de injeção:aqui, os canais de resfriamento são normalmente retos, levando a um processo mais lento e resfriamento menos consistente de uma peça moldada. Em contraste, com a impressão 3D, os canais de resfriamento podem ser redesenhados para criar formas mais complexas ou curvas, proporcionando transferência de calor mais homogênea. Isso resulta em características de resfriamento aprimoradas, ajudando a produzir peças de maior qualidade enquanto prolonga a vida útil de um molde.

2. Desperdício mínimo de material

Com as novas possibilidades de design proporcionadas pela impressão 3D, os engenheiros podem produzir peças leves em parte otimizando a distribuição do material, levando a uma economia substancial de material.

Isso pode ser alcançado em parte graças ao software avançado como otimização de topologia e ferramentas como design generativo e estruturas reticuladas. Com base em cálculos matemáticos, a otimização da topologia pode ajudar a analisar a melhor forma de uma peça e remover material desnecessário sem comprometer a integridade estrutural da peça. Usando métodos tradicionais (subtrativos), este material seria simplesmente cortado.

Juntamente com a impressão 3D, o design generativo e o software de otimização de topologia já são usados ​​por gigantes industriais como a Siemens e a General Motors. Enquanto a Siemens usava um software de design generativo para desenvolver suas lâminas de turbina a gás impressas em 3D, a General Motors visa reduzir o peso de um veículo explorando várias opções de distribuição de material dentro de um componente.

3. Montagem simplificada

A consolidação de peças é outro benefício de design revolucionário da manufatura aditiva. Com a manufatura tradicional, vários componentes devem ser produzidos e posteriormente montados para criar a peça final.

No entanto, com a impressão 3D, vários componentes menores podem ser integrados em uma única peça personalizada durante a fase de design, permitindo você para imprimir a parte inteira de uma vez. Isso simplifica significativamente o processo de montagem e pode até eliminar a necessidade de montagem às vezes. Além disso, uma parte consolidada elimina a necessidade de adquirir e armazenar quaisquer subcomponentes ou peças de reposição adicionais, reduzindo em última análise os custos de estoque e manutenção.

4. Inovação de material

Os avanços na pesquisa de materiais levaram ao desenvolvimento de novos materiais. Consequentemente, foram desenvolvidos materiais de impressão 3D exclusivos que seriam difíceis de usinar ou moldar, como filamentos de TPU e superligas de metal em pó). Ou considere, por exemplo, a impressão 3D com termoplásticos de alto desempenho, desenvolvidos especificamente para aplicações de engenharia. Em alguns casos, esses materiais de alto desempenho podem até substituir peças de metal, proporcionando uma alternativa leve e econômica.

Portanto, ao projetar uma peça para impressão 3D, os engenheiros podem explorar novas opções que oferecem melhor propriedades do material, como condutividade térmica ou maleabilidade. Além disso, a impressão 3D oferece a oportunidade de projetar peças com propriedades multimateriais (por exemplo, rigidez e flexibilidade) ou propriedades de isolamento e condutoras integradas.

5. Personalização econômica

A impressão 3D permite iterações de design rápidas e múltiplas sem nenhum custo extra, levando as possibilidades de personalização a novos patamares. E como a manufatura aditiva cria peças diretamente de arquivos digitais, o processo de manufatura é significativamente acelerado. Isso significa que as empresas podem produzir produtos customizados com muito mais rapidez e economia.

Projetos customizados permitirão a customização em massa em todos os setores, de bens de consumo a médicos e automotivos. Por exemplo, na indústria médica, a customização em massa já está se revelando nos dispositivos impressos em 3D, ajustados às necessidades do paciente. Esses dispositivos variam de chaves e próteses individualizadas a guias cirúrgicos e aparelhos auditivos, projetados para combinar perfeitamente com a anatomia do paciente.

6. Estruturas de suporte mínimas

A orientação da peça é um dos principais benefícios ao projetar para manufatura aditiva. A escolha da orientação correta da peça durante o estágio de design pode reduzir o tempo de impressão e pós-processamento, ao mesmo tempo que minimiza a necessidade de suportes. Apesar de as estruturas de suporte serem virtualmente uma necessidade para muitas peças impressas em 3D complexas, é ideal projetar peças com o mínimo de suportes possível, pois isso tornará o pós-processamento mais fácil, economizando tempo e material.

Embora não haja uma solução única para todos quando se trata de minimizar o número de suportes usados, com um projeto cuidadoso, uma peça pode muitas vezes ser orientada e otimizada para se transportar usando um mínimo de suporte estruturas, economizando tempo de pós-processamento.

Olhando para o futuro, conforme as tendências de automação se firmam na indústria de AM, a orientação das peças, bem como os suportes, podem ser gerados automaticamente com uma nova geração de software AM.

O Futuro

Atualmente, quando confrontados com AM, muitos designers e engenheiros são limitados pelas convenções da manufatura tradicional . No entanto, o desenvolvimento de novas abordagens para AM será crucial à medida que a tecnologia amadurece em uma solução industrial robusta.

Por esta razão, será vital para as universidades, institutos de pesquisa e as próprias empresas desenvolverem novos programas educacionais para treinamento de suporte para DfAM. Muito já está sendo feito nesta área; por exemplo, a Loughborough University lançou seu programa de mestrado em manufatura aditiva, enquanto há uma variedade de programas e cursos para aqueles que buscam aprofundar seus conhecimentos.

À medida que mais universidades estão oferecendo cursos em manufatura aditiva, a próxima geração de profissionais de AM será capaz de forjar novas tendências na indústria de AM, particularmente na área de digitalização e automação.

Olhando para o futuro, prevemos que muito do design para o processo de manufatura aditiva ser automatizado, desde a otimização de design, validação e simulação de processo até suportes gerados automaticamente e estruturas de rede. desenvolvimento de produtos.


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