Subtrativo vs Aditivo: Escolhendo o Método Certo de Prototipagem Rápida

Com a manufatura aditiva e impressoras 3D sendo um tópico tão quente hoje em dia, é importante lembrar por que processos subtrativos como fresagem ainda são incrivelmente importantes para prototipagem rápida. Mas primeiro, vamos examinar alguns dos benefícios e limitações da prototipagem rápida aditiva (ou manufatura digital direta).

Benefícios da Prototipagem Rápida Aditiva

O processo de prototipagem rápida aditiva une e funde materiais como resinas líquidas, camada sobre camada, para produzir um objeto 3D a partir de dados do modelo. A prototipagem rápida aditiva é geralmente simples, relativamente barata e rápida. A prototipagem rápida aditiva também permite uma quantidade substancial de complexidade dentro de cavidades ou áreas internas de uma peça que exigiriam undercuts e podem até ser impossíveis com processos subtrativos como fresagem.

Limitações da Prototipagem Rápida Aditiva

A principal desvantagem da prototipagem rápida aditiva é que a peça resultante geralmente não é feita de um material de uso final como metal… e mesmo que seja, carece de integridade estrutural. Isso ocorre porque o ponto onde uma camada é unida a outra carece da resistência física exibida por um bloco sólido do mesmo material (sem camadas ou juntas).

Prototipagem Rápida Subtrativa com Materiais de Uso Final

A prototipagem rápida subtrativa fornece a capacidade de prototipar em materiais de uso final. Como a fresagem ou usinagem remove material de uma peça maior de material, a peça acabada tem uma composição sólida em vez de uma composição em camadas como vista na prototipagem rápida aditiva com impressoras 3D. Isso resulta em uma integridade estrutural mais alta, o que é crítico se a peça protótipo for usada em testes de produto. Testes de produto com uma peça feita através de prototipagem subtrativa permitem uma análise precisa da viabilidade e até durabilidade da peça, já que é feita do mesmo material que será usado para fabricar peças de produção.

Uma Gama Mais Amplia de Acabamentos e Texturas de Superfície com Prototipagem Subtrativa

Processos de prototipagem rápida subtrativa também oferecem uma gama mais ampla de acabamentos de superfície para o protótipo concluído, em oposição ao acabamento "em degraus" padrão frequentemente alcançado na prototipagem rápida aditiva com uma impressora 3D. Isso pode variar desde uma superfície completamente lisa com acabamento espelhado até aqueles com texturas fresadas ou gravadas. Dessa forma, a prototipagem rápida subtrativa com uma máquina de fresagem CNC de alta velocidade é capaz de produzir peças protótipo com uma repetibilidade adequada para produção de uso final. O acabamento de superfície liso que pode ser alcançado com usinagem de alta velocidade pode ser funcionalmente benéfico se a peça dada precisar deslizar e esteticamente benéfico se o protótipo for usado em testes de mercado.

Prototipagem Rápida Aditiva vs. Subtrativa

Para ilustrar os pontos acima, pedimos aos nossos engenheiros de aplicação para prototipar rapidamente uma peça usando ambos os processos aditivo e subtrativo. Como nosso passatempo favorito após o expediente (piscadela, piscadela) é pebolim, eles decidiram fazer um "boneco de reposição" de pebolim para teste. Esta decisão foi baseada em uma necessidade real – já que havíamos quebrado recentemente um dos bonecos que veio com nossa mesa de pebolim vintage de 1985. Usando prototipagem rápida aditiva (impressão 3D), eles conseguiram projetar um boneco de pebolim muito rudimentar em cerca de 90 minutos. A partir daí, começaram a imprimir e em pouco mais de uma hora a peça vista abaixo estava completa.

Usando prototipagem rápida subtrativa (fresagem de alta velocidade), a programação da peça levou substancialmente mais tempo e registrou 3 hrs. 45 minutos. No entanto, fresar a peça abaixo foi consideravelmente mais rápido que a impressão 3D e levou 28 minutos.

Teste de Produto: Um Protótipo Aditivo vs. um Protótipo Subtrativo

Bem, você sabia que teríamos que "testar" a peça, certo? Então, em uma série de 4 jogos bastante acalorados usando cada protótipo, aqui está o que descobrimos. Em termos de funcionalidade e durabilidade, o protótipo subtrativo foi o vencedor claro. Não apenas durou os 4 jogos, a composição sólida da peça proporcionou chutes mais fortes com alta velocidade. Além disso, claramente aguentaria centenas de jogos a mais. Em comparação, a peça impressa em 3D começou a mostrar sinais de deslaminação no lado direito na metade do jogo 3 — e no jogo 4 tivemos que consertá-la com um pouco de fita adesiva para passar o resto do nosso "teste de produto". O dano na peça revelou a composição interna da peça impressa em 3D como visto abaixo.

A natureza bastante oca desta peça lançou um pouco de luz sobre por que não conseguíamos chutes fortes usando este boneco de pebolim. Ao analisar o acabamento de superfície resultante em ambas as peças, sentimos que o protótipo subtrativo era… bem, simplesmente mais atraente. Além disso, o processo de fresagem proporcionou mais flexibilidade para alcançar diferentes acabamentos de superfície. Por exemplo, conseguimos tornar a maior parte do protótipo subtrativo muito lisa enquanto dava à seção do pé um acabamento mais texturizado para "aderência" ou controle de bola adicionais. Em contraste, o acabamento de superfície "em degraus" inerente no protótipo aditivo serviu bem em termos de controle de bola… mas não era muito atraente sobre toda a peça.

A Máquina CNC Ultima para Prototipagem Rápida Subtrativa:

A introdução do ano passado da máquina de fresagem compacta de alta velocidade DATRON neo torna a prototipagem rápida subtrativa mais acessível e viável do que nunca. Além disso, seu tamanho compacto e operação por tela sensível ao toque a tornam fácil de usar e fácil de caber no mais apertado ambiente "tipo laboratório".