Revolucionando a Consolidação de Peças com Manufatura Aditiva

Montagens mecânicas são comuns tanto em produtos de consumo quanto industriais. Mesmo produtos relativamente baratos podem ter dezenas de componentes individuais, e em maquinário complexo pode haver facilmente centenas ou milhares de componentes. A manufatura aditiva (AM) permite altos níveis de consolidação de peças, às vezes até eliminando a necessidade de montagem.

Os Benefícios da Manufatura Aditiva para Consolidação de Peças

AM é exclusivamente capaz de produzir geometrias complexas que não podem ser fabricadas usando métodos tradicionais de fabricação. Uma montagem mecânica que normalmente teria muitas peças fabricadas como componentes separados e então reunidas pode ser fabricada aditivamente como uma única unidade, mesmo se a geometria for muito complexa. Além da simplificação do design, existem outros benefícios tangíveis ao usar AM para consolidação de peças:

Custos gerais de projeção mais baixos

O benefício melhor e mais óbvio de consolidar suas peças com AM é que precisar de menos peças para montar significa que você está gastando menos dinheiro em custos de montagem. Tirar a montagem da equação também significa que você reduzirá potenciais fatores de custo, como controle de qualidade ou gestão de estoque. Ao usar manufatura aditiva para fazer múltiplas peças como uma, você está diminuindo o risco de custos ocultos e atrasos no projeto.

Menos material

Na fabricação tradicional, à medida que a complexidade da peça aumenta, o custo da peça também tipicamente aumenta. Com AM, este não é o caso — à medida que a complexidade da peça aumenta, o custo da peça não aumenta. Em muitos casos, o custo da peça diminuirá, porque complexidade aumentada frequentemente significa que menos material está sendo usado. Ao usar AM, é possível alcançar uma redução de até 70% no material usado comparado à fabricação tradicional.

Risco geral menor

A consolidação de peças reduz ou elimina inteiramente uma série de riscos. Por exemplo, você pode contornar o risco de que seu fornecedor não possa mais fornecer a peça em questão. Este risco de fornecedor é multiplicado pelo número de peças na montagem. Se você puder imprimir múltiplas peças como uma única unidade usando AM, as chances de encontrar este problema diminuem muito.

Existem outros riscos que são reduzidos também. As instâncias de falha de peça diminuem quando a peça foi fabricada como uma única unidade em vez de montada separadamente. Outro risco é obsolescência; quando a peça atinge o fim de sua vida, você não terá inventário remanescente que deve ser descartado.

Melhor desempenho

Em muitos casos, AM permite que você faça uma peça de melhor desempenho, porque permite geometrias que são desejáveis mas que não podem ser feitas com fabricação legada. Algumas das aplicações de AM que têm benefícios empolgantes para desempenho de produto melhorado incluem leveza, alta relação resistência-peso, transferência de calor e fluxo de fluido, e absorção de energia.

Como Identificar Peças para Consolidação?

Ao pensar sobre consolidação de peças com AM, o primeiro passo é focar na função da montagem que você planeja substituir. Então você precisa questionar as suposições que levaram ao seu design original feito usando fabricação tradicional.

Pode ser útil usar uma abordagem estruturada para analisar as peças a serem consolidadas. Uma metodologia eficaz e popular para analisar fabricação e montagem é conhecida como Design para Fabricação e Montagem (DFMA®). O modelo é composto por três perguntas que ajudam engenheiros e fabricantes a iniciar o processo de consolidação de montagem:

1. A peça precisa se mover em relação às peças montadas?
2. Múltiplos materiais são necessários para a função da peça?
3. A peça precisa ser separada para montagem ou desmontagem?

Pensando através destas perguntas, designers podem determinar o número mínimo teórico de peças necessárias para montagem. Embora estas perguntas possam servir como ponto de partida, existem algumas considerações de acompanhamento que ajudarão você a determinar se deve pensar em manufatura aditiva para consolidação de peças:

1. Múltiplas peças são necessárias para satisfazer este requisito?
2. Uma única peça pode satisfazer este requisito?

Em outras palavras, múltiplas peças são realmente necessárias para a peça funcionar corretamente? Existem outras soluções, como estruturas de treliça (ou outras geometrias complexas), que poderiam ser incorporadas em um design que poderia essencialmente servir a mesma função enquanto reduz a quantidade de peças e materiais necessários no geral?

Dê uma olhada no gráfico abaixo para ajudar a determinar se consolidação de peças usando manufatura aditiva é ideal para você.

Consolidação de Peças e Processos Aditivos

Projetar para reduzir o número de componentes separados é apenas um fator na consolidação de peças. Outra maneira de minimizar o número de peças montadas em seu produto é usar tecnologias que tornam a consolidação possível. Com tecnologias aditivas, como HP Multi Jet Fusion (MJF), componentes separados têm a capacidade de não apenas serem impressos como uma peça inteira, mas são capazes de uma gama completa de movimento direto da impressora.

Decidir qual tecnologia aditiva usar depende dos seus requisitos de design. Por exemplo, com HP MJF, peças não requerem suportes, o que permitiu que engenheiros criassem designs mais complexos e peças móveis. A tecnologia Carbon® requer suportes, mas é capaz de imprimir componentes duráveis com espessuras de parede variadas como uma peça. Um ótimo exemplo de consolidação de peças usando Carbon® é o apoio de braço da cadeira SILQ da Steelcase: o apoio de braço costumava ser montado usando três peças separadas, mas graças a estruturas de treliça e geometrias complexas, agora é impresso como uma.

Exemplos de Aplicação de Consolidação de Peças

Existem muitas aplicações que poderiam se beneficiar da consolidação de peças usando AM. Já existem aplicações no mercado, como montagens mecânicas, componentes fluídicos, peças estruturais e mais. Fabricantes estão vendo desempenho e durabilidade aumentados graças ao design de múltiplas peças como uma. Vamos dar uma olhada mais de perto em como a consolidação de peças impacta duas aplicações específicas.

Impelidores de bomba

Impelidores fabricados tradicionalmente frequentemente requerem peças separadas que são soldadas juntas. Com AM, estes podem ser impressos como uma única peça. Quando um impelidor de bomba é fabricado tradicionalmente, ele terá lacunas entre seus componentes. Ao fabricar com manufatura aditiva, a lacuna pode ser removida — o que melhora o desempenho geral da peça. Também é importante notar que, como as juntas soldadas foram eliminadas, o número de pontos potenciais de falha foi reduzido e a corrosão nas soldas não ocorrerá mais.

Dutos de ar

Dutos de ar também são ótimos candidatos para consolidação de peças. Usando geometrias complexas habilitadas pela manufatura aditiva, a geometria da peça e o fluxo de ar podem ser otimizados. Um exemplo de caso é um duto de resfriamento na série de impressoras HP 500/300 que utiliza HP MJF. Ao consolidar oito peças em uma, a HP conseguiu simplificar sua cadeia de suprimentos e reduzir o custo do componente em 30 por cento.

Fabricantes buscam alcançar redução de custo, risco da cadeia de suprimentos e desempenho melhorado através de consolidação de peças. AM oferece uma oportunidade única de reduzir ainda mais montagens devido às geometrias complexas que agora são possíveis. Se você quer saber mais sobre como sua aplicação pode ser consolidada, entre em contato com nossa equipe de especialistas hoje.

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