O que é DfAM e como ele está mudando a fabricação?

Um dos aspectos mais empolgantes e promissores das tecnologias de manufatura aditiva (AM) é seu potencial de romper radicalmente os princípios de design para fabricação. À medida que a impressão 3D evolui e transita de uma prototipagem rigorosa para o processo de produção, muitos acreditam que dará início a um novo paradigma para um design que não está vinculado às restrições de design associadas a processos de fabricação mais tradicionais.

Se você pensar sobre isso, faz todo o sentido. Hoje, os processos de fabricação mais amplamente adotados dependem de métodos subtrativos, o que significa que eles cortam ou removem camadas de um bloco de matéria-prima. Esta abordagem, embora precisa e eficaz para muitas aplicações, vem com várias limitações de projeto em termos de peças ocas ou de estrutura complexa com certos ângulos e saliências. A moldagem por injeção, embora não seja uma técnica subtrativa, depende amplamente de métodos subtrativos para produzir moldes, o que significa que seus projetos ainda estão limitados ao que os processos subtrativos, como usinagem CNC, são capazes.

Como um aditivo abordagem, a impressão 3D constrói objetos camada por camada, o que significa que é capaz de construir geometrias e estruturas internas complexas, desde que sejam suportadas. Para atender a essas novas oportunidades de design, foi criado o conceito de Design for Additive Manufacturing – mais conhecido como DfAM. Em sua essência, o DfAM consiste em uma série de métodos de projeto que abordam o desempenho, a capacidade de fabricação e o custo de peças para tecnologias AM. Embora ainda em sua infância, as ferramentas DfAM já estão criando possibilidades únicas em termos de design otimizado de peças, estruturas leves e redução de material.

O que o DfAM traz para a mesa?

Observando os benefícios específicos do DfAM, podemos identificar três áreas principais em que as ferramentas de design centradas em AM podem ter mais impacto:liberdade de design, consolidação de peças e leveza.

• Liberdade de design

Quando falamos de impressão 3D, a liberdade de design está sempre no topo da lista por seus benefícios. E, de fato, é uma das novidades mais significativas que a tecnologia traz para a mesa. Em um nível básico, o DfAM já existe há algum tempo, permitindo que fabricantes e fabricantes integrem várias taxas de preenchimento e estruturas para acelerar o processo de impressão e reduzir o material.

Os benefícios reais do DfAM, no entanto, combinam essas duas coisas e adicionam desempenho otimizado à mistura. A capacidade de projetar ou gerar peças com geometrias internas complexas, interiores ocos e treliças está mudando o jogo na indústria de manufatura. Também externamente, o DfAM possibilita a criação de peças ou produtos com formas totalmente novas, que seriam impossíveis de produzir usando processos de fabricação tradicionais.

• Consolidação de peças

Fabricantes das indústrias aeroespacial e automotiva – para citar apenas alguns – estão colhendo os benefícios da manufatura aditiva quando se trata de consolidação de peças. Em suma, os recursos de produção da manufatura aditiva, juntamente com o DfAM, permitem que os produtores reprojetem montagens de peças de maneiras inovadoras, combinando vários componentes em uma única peça.

Indiscutivelmente, um dos exemplos mais famosos de consolidação de peças vem da startup aeroespacial Relativity Space, que alavancou a impressão 3D e o DfAM para consolidar um conjunto de motores de foguete de aproximadamente 100.000 peças para apenas 1.000. Graças à impressão 3D e à consolidação de peças, o motor de foguete da Relativity tornou-se dramaticamente mais barato e mais rápido de produzir.

• Ponderação leve

Como consequência da liberdade de design e consolidação de peças, os fabricantes estão encontrando novas maneiras de atingir as metas de design, como reduzir o peso das peças. À medida que o software DfAM avança, os projetos de peças podem até ser gerados com base nos requisitos de desempenho, o que significa que os componentes podem se beneficiar do peso mais leve possível sem comprometer a resistência ou a integridade estrutural.

A capacidade de projetar peças mais leves – seja integrando geometrias internas parcialmente ocas, como treliças, ou consolidando várias peças em uma, ou criando estruturas totalmente novas – é fundamental para criar máquinas mais eficientes. Em veículos ou aeronaves, por exemplo, a redução de peso leva a uma melhor eficiência de combustível. A redução do peso do material também pode levar a custos de material mais baixos, tornando a produção mais econômica.

O estado do DfAM hoje

Hoje, estamos vendo um influxo de soluções de software DfAM, abrangendo design generativo, otimização de topologia e outros recursos de design inteligente. Desenvolvedores de software como topologia, Parameters, Autodesk, Altair e outros estão criando ferramentas inovadoras que permitem que os fabricantes não apenas simplifiquem o projeto de peças – aumentando a automação por meio de projetos generativos e recursos de simulação – mas também explorem os verdadeiros benefícios da manufatura aditiva ao mesmo tempo. fase de projeto.

Nesta fase, os fabricantes estão apenas começando a aproveitar os benefícios do AM e do DfAM, pois é um terreno novo no setor industrial. Felizmente, existem muitos especialistas em AM e serviços profissionais, como o RapidDirect, que podem ajudar a apoiar as empresas em sua jornada de adoção da manufatura aditiva por meio da exploração do DfAM.

Hoje, estamos vendo um número crescente de histórias de sucesso que envolvem empresas de reengenharia de peças que foram originalmente fabricadas usando processos tradicionais usando DfAM e impressão 3D. No futuro, o software DfAM e a manufatura aditiva continuarão a ser mais amplamente adotados.