Principais considerações para a fabricação de peças críticas

Peças ou componentes críticos são aqueles que, se falharem ou forem danificados, podem afetar catastroficamente o desempenho de suas aplicações ou comprometer a segurança do usuário final. Por causa disso, as peças críticas geralmente estão sujeitas a padrões regulatórios rígidos, e alguns setores têm requisitos específicos de mercado projetados para garantir o funcionamento ideal de dispositivos e aplicativos, ao mesmo tempo em que maximizam a segurança do usuário ou do consumidor.

Um exemplo de peças críticas é o equipamento de suporte terrestre na indústria aeroespacial. São peças que são utilizadas para apoiar a movimentação e manutenção de aeronaves no solo. Os equipamentos de suporte terrestre interagem diretamente com os componentes críticos de voo, ressaltando a necessidade de equipamentos de suporte terrestre que atendam aos rigorosos regulamentos mecânicos e de segurança da indústria. Quando projetados e fabricados adequadamente, os técnicos podem usar essas peças com segurança e confiança no campo, com a garantia de sua confiabilidade inerente.

Espera-se que os fabricantes de peças críticas criem consistentemente peças incrivelmente precisas que estejam em conformidade com os regulamentos específicos do setor, que muitas vezes têm sido associados a altos custos de produção e longos prazos de entrega.

No entanto, os desenvolvimentos na tecnologia de manufatura aditiva começaram a mudar a forma como os engenheiros abordam o projeto e a produção de peças críticas. Há vários fatores que contribuem para a criação de peças críticas práticas e de alta qualidade, e este artigo abordará três deles:projeto de engenharia, processo de fabricação e materiais.

Considerações sobre o design do produto

Para otimizar o projeto de peças e componentes críticos, existem vários fatores que precisam ser levados em consideração. Isso inclui o setor, a aplicação e o ambiente em que a peça será usada; o potencial de uso indevido previsível; e o treinamento e expectativa do usuário final.

Primeiro, conhecer o setor e o caso de uso permite que os designers de produtos se preparem para requisitos específicos. A indústria médica, por exemplo, segue requisitos rígidos para o uso de peças críticas e os materiais viáveis ​​permitidos para criar essas peças. Outras considerações físicas e químicas incluem o nível de resistência à umidade e se as peças podem ser esterilizadas com determinados produtos químicos.

Ao se familiarizarem com a indústria e com o desempenho esperado do produto em seu ambiente pretendido, os engenheiros terão uma melhor noção de como otimizar o projeto da peça.

Isso se estende às cargas e pressões que as peças devem suportar, bem como a frequência com que essas cargas serão aplicadas. Se houver uma chance de a peça ficar fatigada, os engenheiros também precisam considerar o ciclo de vida da peça para adaptar suas soluções.

Os usuários finais são outro fator chave. Os produtos de consumo, por exemplo, tendem a exigir designs mais intuitivos do que aqueles destinados a pessoal treinado. O conhecimento do uso final permite que os engenheiros executem avaliações de risco para determinar se a peça pode ser usada de maneiras não previstas, bem como os riscos associados ao uso indevido previsível.

Considerações do processo de fabricação

Um mito comum sobre a manufatura aditiva é que ela só é boa para prototipagem e não para viabilizar peças de produção. No entanto, em muitos casos, os métodos aditivos apresentam uma opção melhor quando se trata de fabricar peças críticas, pois permitem que os engenheiros criem peças com maior facilidade e eficiência do que os métodos tradicionais.

Tomemos, por exemplo, o campo médico da microfluídica, que envolve amostragem de tecidos e sangue, distribuição de produtos farmacêuticos ou dosagem de pequenas quantidades de líquido. O setor conta com componentes que permitem essas transferências de fluidos — que, em geral, não podem ser criadas com os modos convencionais de fabricação.

Esses produtos são frequentemente feitos com manufatura aditiva, porque a alternativa é um processo de ferramental complicado e caro que usa moldagem por injeção e moldagem por microinjeção. Ambos podem levar semanas ou meses para alcançar o que a manufatura aditiva pode fazer em um dia.

A manufatura aditiva em casos como esses acelera os ciclos de teste e reduz drasticamente o tempo de lançamento no mercado. Além disso, enquanto os custos de ferramentas de moldagem por injeção podem facilmente custar cem mil dólares, os métodos de manufatura aditiva prometem um preço mais baixo de menos de US$ 100 por unidade.

Muitos aplicativos de componentes críticos exigem trabalhar com pequenos volumes e recursos precisos. Ao tentar criar essas peças com plástico por meios tradicionais, os engenheiros devem usiná-las com extrema precisão ou criar moldes nos quais o plástico será injetado, o que aumenta os custos de produção e alonga os prazos.

Os métodos aditivos, por outro lado, permitem que os fabricantes façam peças críticas sem moldes, de modo que não precisam considerar como as ferramentas afetam o tamanho mínimo do recurso ou realizar análises de fluxo do molde.

Considerações materiais

Identificar as propriedades ideais de peças críticas é fundamental para determinar quais materiais são mais adequados para uma determinada aplicação. As peças que precisam suportar altas temperaturas provavelmente precisarão ser fabricadas com materiais diferentes daqueles que exigem um grau de flexibilidade ou resistência ao impacto. Ao delinear as tensões, cargas ou aparências específicas esperadas da peça, os engenheiros podem identificar rapidamente o material ou a família de materiais que resultará em uma peça ideal para uma aplicação.

A manufatura aditiva também desempenha um papel aqui. Embora a maioria dos processos de impressão 3D tradicionalmente exija plásticos rígidos, o Carbon Digital Light Synthesis™ permite que os engenheiros usem materiais mais macios, como poliuretano elastomérico ou silicone, que podem ser usados ​​para aplicações que exigem peças fisicamente compatíveis que fornecem amortecimento, absorção de choque ou vedação características.

Desenvolver peças críticas por meio da manufatura aditiva

Em última análise, as peças e componentes críticos devem atender a dois requisitos principais:devem ser capazes de funcionar de acordo com os requisitos de suas aplicações pretendidas e, se degradarem ou falharem com o tempo, devem fazê-lo sem causar danos ao usuário.

A Fast Radius trabalha na vanguarda da engenharia para fabricar componentes críticos que impactam diretamente na segurança do consumidor. Nossos clientes sabem e confiam que, ao trabalharem conosco, forneceremos soluções para manter seus negócios em movimento na velocidade que a economia exige - enquanto garantimos peças de qualidade incomparável que atendem a regulamentações cruciais.

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