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Pare de engenharia excessiva:convertendo peças de metal em plástico




Os engenheiros geralmente confiam em metais para criar produtos robustos porque são fortes, normalmente resistentes à corrosão, termicamente estáveis ​​e são bastante bem compreendidos pela comunidade de engenharia. Dados os avanços em termoplásticos e termofixos de alta engenharia, técnicas de fabricação e ferramentas de design digital, os plásticos são mais capazes do que você imagina. É possível que você esteja projetando demais sua peça, fazendo-a de metal e perdendo as muitas propriedades favoráveis ​​dos plásticos.

Aspectos a considerar


Para decidir se sua peça é uma boa candidata para conversão de metal, é importante entender os requisitos de desempenho do seu produto. Quais são as condições de operação? Quais são os casos de carregamento? Quanta fluência/fadiga é aceitável? Quais são as especificações em torno da resistência química e UV? Sua peça pode ter requisitos inegociáveis ​​que a tornam inadequada para conversão, mas a ampla gama de propriedades de materiais e variedades de plásticos no mercado tornam a busca de uma alternativa adequada mais fácil do que nunca.

Forte o suficiente


Embora os plásticos não tenham a resistência do metal, certos plásticos são fortes o suficiente para muitas aplicações. Por exemplo, Cyanate Ester, um polímero proprietário feito para a tecnologia Carbon’s® Digital Light Synthesis (DLS), possui alta deflexão de calor, resistência e rigidez. Em particular, a rigidez é comparável a um nylon preenchido com vidro e tem sido usado para substituir alguns componentes metálicos legados onde o custo ou o peso são considerações mais importantes. O reprojeto cuidadoso usando recursos estruturais complexos, como nervuras e reforços, pode permitir que você converta sua peça de metal para plástico e ainda atenda aos seus requisitos funcionais.

Em alguns casos, as peças de plástico podem até ter um desempenho melhor do que as peças de metal. As peças metálicas com geometrias complexas às vezes requerem processos secundários, como soldar componentes separados para obter a geometria final. As soldas introduzem pontos de potencial fraqueza e corrosão, enquanto um componente plástico pode ser produzido como uma peça única sem essas falhas, como pode ser visto na figura abaixo.

Ganhos de desempenho


Os plásticos de hoje também oferecem uma ampla gama de benefícios funcionais. Por exemplo, as engrenagens são boas candidatas para conversão, porque o plástico certo pode não exigir lubrificação externa, o que o metal geralmente exige. Além disso, em um ambiente altamente corrosivo, a peça plástica pode ter uma vida útil mais longa e, em última análise, superar sua contraparte metálica.

Outros benefícios funcionais do plástico incluem melhor vedação, vibração, amortecimento de som e resistividade elétrica e térmica. Os métodos de fabricação de plástico também atingem tolerâncias mais altas do que chapas metálicas ou componentes fundidos. Por fim, os métodos de fabricação de plástico oferecem mais controle sobre a estética do seu produto, permitindo personalizar cores, adicionar logotipos personalizados ou aplicar texturas.

Economizando dinheiro e tempo


Há muitas economias de custo para descobrir através do redesenho de peças metálicas. Um exemplo óbvio está no setor aeroespacial, onde a redução de massa de meras onças se traduz em dólares significativos. Outras áreas onde você pode encontrar economias incluem:

Aqui está um exemplo de economia real de custos do nosso negócio. Os dutos de ar são ótimos candidatos para consolidação de peças porque a geometria e o fluxo de ar podem ser otimizados com aditivos. A Fast Radius fabrica o duto de resfriamento da série de impressoras HP 500/300 usando HP MJF. Ao consolidar oito peças (principalmente de metal) em uma, a HP conseguiu simplificar sua cadeia de suprimentos e reduzir o custo dos componentes em 30%.

Moldagem ou impressão?


Muitos fatores influenciam na decisão de qual processo de fabricação de plástico usar. Os fatores a seguir fornecem orientação sobre quando considerar a fabricação aditiva sobre as técnicas de moldagem tradicionais.

Melhore


Só porque algo funciona não significa que você não deva tentar fazê-lo funcionar melhor. A conversão de peças ou montagens metálicas em plástico pode ser um ótimo lugar para encontrar eficiência e economia de custos em sua lista técnica. Aqui na Fast Radius, ajudamos inúmeras empresas a melhorar o design e o desempenho dos produtos convertendo de metal para plástico. Por exemplo, convertemos o trocador de calor tradicional em Cyanate Ester e obtivemos uma melhoria de 2x na transferência de calor. Também ajudamos a Bastian Solutions a criar um braço mais leve para seu robô de manuseio de materiais, fazendo uma única peça aditivada com PA 12 em vez de um conjunto composto principalmente de metal.

Então, da próxima vez que você estiver projetando uma peça de metal, nós o desafiamos a parar e se perguntar:essa peça poderia ser melhorada com plástico?

Você quer parar de fazer engenharia excessiva em suas peças de metal? Entre em contato com os especialistas da Fast Radius, que podem ajudá-lo a identificar peças, redesenhá-las e fabricá-las com mais eficiência.


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