Devo usar usinagem CNC ou impressão 3D para criar meu padrão mestre?

A fabricação de peças geralmente requer um molde que pode ser preenchido com o material de fundição. Esses moldes são criados com um padrão mestre, que é essencialmente uma réplica do produto final – embora geralmente um pouco maior do que o tamanho pretendido do objeto final para levar em conta um certo grau de encolhimento do material de moldagem.

Os padrões devem ser elaborados de acordo com padrões exigentes por dois motivos principais. Em primeiro lugar, os objetos fundidos serão tão precisos quanto os moldes dos quais são feitos, portanto, os padrões precisam ser bem construídos. Em segundo lugar, um padrão deve ser reutilizável; construção de alta qualidade garante que eles possam ser usados ​​repetidamente para criar moldes dimensionalmente precisos.

Devido a esses requisitos, os engenheiros tradicionalmente recorreram aos serviços de modelistas, trabalhadores altamente qualificados com conhecimento de ferramentas, fabricação de matrizes e fabricação de moldes. No entanto, os desenvolvimentos na fabricação agora permitem que os engenheiros criem padrões mestres usando métodos subtrativos tradicionais, como usinagem CNC ou impressão 3D.

Ao decidir qual processo de fabricação usar ao criar um padrão mestre, há algumas considerações importantes a serem lembradas. Isso inclui especificações de projeto – como tamanho, complexidade geométrica e grau de especialização do padrão – bem como o volume da produção, a aplicação pretendida da peça e os materiais do produto.

Criando padrões mestres usando usinagem CNC

A usinagem CNC é um processo de fabricação subtrativo, usando ferramentas de corte ou brocas para moldar uma peça removendo material de um bloco maior. Os padrões mestres usinados em CNC são feitos usando placas de ferramentas ou placas usináveis ​​de material que podem ser cortadas rápida e facilmente em padrões. Múltiplas placas de ferramentas podem ser fixadas juntas para criar grandes padrões mestres, tornando a usinagem CNC um processo útil para padrões que serão usados ​​em fundição de metal ou plástico ou usados ​​para criar protótipos.

Existem alguns tipos diferentes de placas de ferramentas, incluindo poliuretano, epóxi, uretano e renshape. Essas placas de ferramentas vêm em uma variedade de densidades e geralmente são leves, tornando-as úteis para protótipos automotivos, bem como padrões de fundição e aplicações de ferramentas rápidas. Algumas variedades oferecem alta resistência à temperatura, o que serve como uma vantagem ao criar padrões mestres para peças de produção industrial encontradas em aviões, automóveis, barcos e outros veículos.

Padrões mestres usinados em CNC podem atender a requisitos de tolerância dimensional mais rigorosos do que suas contrapartes impressas em 3D, o que é útil ao criar moldes para peças aeroespaciais e médicas, onde a variação dimensional mínima é crítica. A usinagem CNC permite a construção de recursos de molde estratégicos, como saídas de ar no padrão mestre, ao mesmo tempo em que reduz a quantidade de acabamento de superfície de pós-produção necessária.

Uma restrição importante da usinagem CNC, no entanto, é que geometrias internas complexas podem ser difíceis e caras de criar, pois as ferramentas de corte devem ser posicionadas em ângulos muito precisos. Algumas geometrias são tão complexas que devem ser divididas em várias peças menores e mais simples que precisam ser montadas, aumentando o custo e reduzindo a resistência geral da montagem.

Criando padrões mestres usando impressão 3D

As principais vantagens que a impressão 3D oferece sobre a usinagem CNC são eficiência, velocidade e flexibilidade de design. Como a impressão 3D é um processo aditivo, projetos complexos podem ser criados em uma única construção, eliminando a necessidade de usinagem ou montagem adicional. Na maioria dos casos, isso torna a impressão 3D uma opção melhor para padrões com geometrias complexas que incluem formas orgânicas, vários furos, detalhes menores ou recursos de molde estratégicos. Além disso, as peças impressas em 3D tendem a fornecer alta resolução de superfície – uma consideração importante para peças com designs complexos.

Como os padrões impressos em 3D são criados usando arquivos de projeto, o processo de fabricação do molde pode começar assim que o projeto for finalizado. Os padrões usinados em CNC, por outro lado, têm prazos de entrega muito mais longos e podem exigir várias rodadas de testes antes que a produção possa começar. Um padrão usinado pode levar semanas ou meses para ser produzido, enquanto um padrão impresso em 3D pode ser feito em questão de dias. Além disso, como os arquivos de design para padrões impressos em 3D são armazenados digitalmente, os padrões mestres podem ser reproduzidos sob demanda.

No entanto, os padrões mestres impressos em 3D não são tão duráveis ​​quanto aqueles criados por meio de usinagem CNC. Por esse motivo, os padrões mestres impressos em 3D raramente são tão econômicos para grandes tiragens de produção que exigem vários moldes. Para padrões mais duráveis ​​e resistentes ao calor, a usinagem CNC geralmente é a melhor escolha.

Pesando os prós e contras de cada processo

Em última análise, cabe aos engenheiros, fundições e modelistas classificar as principais vantagens e desvantagens de todas as opções disponíveis antes de decidir qual processo faz mais sentido para o padrão que planeja fazer.

Os padrões usinados em CNC são mais caros e demorados para criar, mas as despesas iniciais geralmente são distribuídas por várias peças, tornando-os uma boa opção para execuções de produção de alto volume. A impressão 3D pode produzir padrões altamente detalhados em velocidade, oferecendo opções flexíveis de prototipagem – principalmente para peças com geometrias complexas.

Quando você optar por trabalhar com o Fast Radius, nós o ajudaremos a orientá-lo nessas decisões para garantir que suas peças sejam fabricadas de maneira acessível, confiável e dentro do prazo - desde o design de padrões mestres até o acabamento de pós-produção.

Para saber mais sobre usinagem CNC, impressão 3D e outros serviços que oferecemos, visite nosso centro de recursos, onde você também pode ler sobre os diferentes materiais de fabricação que podem ser usados ​​para cada processo.

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