O que você precisa saber sobre a fabricação de peças com geometrias complexas

No mundo da fabricação, “geometrias complexas” referem-se a peças com designs tridimensionais com recursos como rebaixos, espaços ocos ou estruturas internas intrincadas. Geometrias complexas podem espelhar estruturas mais arredondadas e orgânicas, o que historicamente as tornou extremamente difíceis ou caras de criar usando métodos tradicionais de fabricação, como fundição, fresamento CNC ou torneamento CNC, todos os quais dependem de ferramentas retas para remover o material.

A solução alternativa foi criar peças com vários componentes que, uma vez fabricados, são fixados juntos. Essas etapas adicionais no processo de fabricação podem aumentar rapidamente o custo de produção, bem como o custo por peça quando chega ao mercado.

No entanto, os processos de manufatura aditiva estão provando ser meios muito mais eficazes para criar peças geometricamente complexas. Isso ocorre porque os métodos de manufatura aditiva criam peças adicionando material uma camada por vez, permitindo que engenheiros e designers produzam peças com geometrias envolvidas – mesmo aquelas com espaços internos abertos – como uma única peça.

Mitigar custos, tempo e perdas de recursos por meio de aditivos

Como os processos aditivos criam peças do zero usando materiais em estado constitutivo, como um líquido ou pó – em vez de um bloco de material – peças com geometrias complexas podem ser criadas com maior eficiência, geralmente em uma única operação.

Como tal, vários mercados agora dependem da manufatura aditiva para produzir peças geometricamente complexas. A FAA aprovou a primeira peça impressa em 3D para uso comercial em motores a jato em 2015 e, desde então, a indústria aeroespacial aproveitou a capacidade dos aditivos para fabricar com eficiência injetores de foguetes, bicos de combustível e outros componentes estruturais de forma a aumentar a resistência dos a peça enquanto também reduz seu peso total.

Certos implantes e dispositivos médicos também podem ser produzidos de forma mais eficiente e econômica usando manufatura aditiva. Algumas substituições de articulações, como joelhos e quadris artificiais, fazem uso de estruturas de treliça complexas para promover a osseointegração – projetos que seriam altamente ineficientes, se não impossíveis de criar usando métodos tradicionais de fabricação.

Os dispositivos que exigem tubulação para transportar ar ou fluidos também podem ser produzidos por meio de processos aditivos, eliminando a necessidade de excesso de tubulação e válvulas combinando vários componentes em uma única peça. Esses processos reduzem custos, tempo e recursos necessários para produzir dispositivos e produtos médicos.

Para fabricar peças viáveis ​​e de alta qualidade com geometrias complexas, os engenheiros devem avaliar vários fatores-chave, incluindo o método de produção, custos de produção e otimização do projeto.

Métodos e custos de fabricação

Os métodos tradicionais de fabricação são subtrativos, o que significa que as ferramentas são usadas para remover o material de uma peça de trabalho para moldar a peça ou componente. Como tal, existem certas restrições inerentes em termos dos tipos de peças que podem ser criadas.

Usando métodos tradicionais, o tempo necessário para cortar geometrias intrincadas de blocos de material está diretamente relacionado ao custo de produção, algo especialmente verdadeiro para peças metálicas, que tendem a ter ciclos de produção mais longos.

A vantagem dos processos de manufatura aditiva é que eles derrubam a noção de que a complexidade geométrica inerentemente significa aumento de custo. Na verdade, ocorre exatamente o oposto:como a impressão 3D cria peças do zero, menos material é perdido como desperdício na fabricação de uma geometria complexa, o que se traduz em menos tempo na máquina e custos de produção mais baixos.

Prototipagem de peças com geometrias complexas

As fases de prototipagem e testes de produção de peças com geometrias complexas tendem a ser onerosas quando executadas por métodos tradicionais de fabricação. No entanto, a manufatura aditiva geralmente garante um baixo custo individual do produto desde o início, afrouxando as restrições aos fabricantes durante o ciclo de projeto.

O uso de métodos tradicionais de fabricação para fins de prototipagem exige compromissos intensivos de tempo e custo em todo o ciclo de projeto. A manufatura aditiva permite que projetistas e engenheiros prototipem mais rapidamente e com maior flexibilidade em termos de recursos de projeto.

A diferença da manufatura aditiva

Quando se trata de criar peças geometricamente complexas, a manufatura aditiva é, em geral, mais econômica, em termos de tempo, recursos e custos do que os métodos tradicionais. Os processos aditivos aceleram a prototipagem rápida e os tempos de produção de ponta a ponta, reduzindo assim os custos.

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