Como a impressão 3D é usada na indústria de fabricação de moldes

A indústria de moldes é uma das indústrias de maior alcance, e tem relação com todas as áreas da indústria de transformação. Nos tempos modernos, a fabricação e o molde são altamente dependentes, e inúmeros componentes do produto são fabricados por moldagem (injeção, moldagem por sopro e silicone) ou fundição (fundição por molde, colagem e fiação). Independentemente da aplicação, o molde pode melhorar a eficiência e o lucro, garantindo a qualidade.

A usinagem CNC é a técnica mais comum usada para fabricar moldes. Embora forneça resultados altamente confiáveis, também é muito caro e demorado. Portanto, muitos fabricantes de moldes também estão começando a encontrar alternativas mais eficazes. Fazer moldes a partir de manufatura aditiva por camada (ALM, ou seja, impressão 3D ou manufatura aditiva) também é um método mais atraente, especialmente porque os moldes são normalmente produzidos em pequenos lotes e são formas mais complexas, tornando-os adequados para impressão 3D para ser concluído.

Hoje, a impressão 3D e uma variedade de materiais de impressão (plásticos, borracha, compósitos, metais, ceras e areias) trouxeram grande conveniência para muitas indústrias, como automotiva, aeroespacial e de saúde e médica, e muitas empresas integram a impressão 3D em seu fornecimento cadeias, incluindo fabricação de moldes. Então, quais benefícios a fabricação de moldes pode obter com a tecnologia de impressão 3D? Na verdade, a tecnologia de impressão 3D pode ser usada nos seguintes aspectos da fabricação de moldes:

Moldagem (moldagem por sopro, LSR, RTV, EPS, moldagem por injeção, molde de polpa, núcleo de molde solúvel, molde FRP, etc.)

Fundição (Molde em Areia, Fiação, Termoformagem, Hidroformagem de Metais, etc…)

Usinagem, Montagem e Teste (Fixação de Luminárias, Movimentação de Luminárias, Luminárias Modulares...)

Efetor final do robô (punho de mão)

Há muitas vantagens em fazer um molde a partir da impressão 3D:

1) Encurte o ciclo de fabricação do molde        

O molde de impressão 3D encurta todo o ciclo de desenvolvimento do produto e se torna a fonte de inovação. No passado, as empresas às vezes optavam por adiar ou abandonar as atualizações de design de produtos devido ao grande volume de capital necessário para fazer novos moldes. Ao reduzir os tempos de configuração de moldes e permitir que as ferramentas de projeto existentes sejam atualizadas rapidamente, a impressão 3D permite que as empresas financiem mudanças e melhorias de molde mais frequentes. Ele permite que o ciclo de design do molde, acompanhe o ritmo do ciclo de design do produto. Além disso, algumas empresas adquiriram equipamentos de impressão 3D para fazer seus próprios moldes, acelerando ainda mais o desenvolvimento de produtos e aumentando a flexibilidade/adaptabilidade. Estrategicamente, aumenta a capacidade das defesas da cadeia de suprimentos de estender prazos e desenvolver riscos de estagnação, como a obtenção de moldes inadequados de fornecedores.

2) Custos de fabricação mais baixos

Se o custo da impressão 3D de metal de hoje for maior que o custo dos processos tradicionais de fabricação de metal, a economia de custos será facilitada na área de plástico. Os moldes metálicos impressos em 3D são economicamente vantajosos na produção de pequenas séries descontínuas de produtos finais porque os custos fixos desses produtos são difíceis de amortizar ou para determinadas geometrias específicas (otimizado apenas para impressão 3D) Mais vantagens econômicas. Em particular, a impressão 3D é econômica quando os materiais usados ​​são muito caros e a fabricação tradicional de moldes resulta em altas taxas de sucata de material. Além disso, a capacidade da impressão 3D de produzir moldes precisos em apenas algumas horas pode ter um impacto positivo nos processos de fabricação e nas margens. Em particular, a impressão 3D é econômica quando os materiais usados ​​são muito caros e a fabricação tradicional de moldes resulta em altas taxas de sucata de material. Principalmente quando a produção para e/ou o estoque de moldes é caro.

Finalmente, há momentos em que o molde deve ser modificado após o início da produção. A flexibilidade da impressão 3D permite que os engenheiros experimentem várias iterações ao mesmo tempo e reduzam os custos iniciais associados às modificações do projeto do molde.

3) A melhoria do design do molde adiciona mais funcionalidade ao produto final.

Muitas vezes, a abordagem metalúrgica especial para a impressão 3D de metal melhora a microestrutura do metal e produz uma peça impressa completamente densa com propriedades mecânicas ou físicas tão boas ou melhores que as forjadas ou fundidas (dependendo do tratamento térmico e orientação do teste). A manufatura aditiva oferece aos engenheiros opções ilimitadas para melhorar o projeto do molde. Quando a peça de destino consiste em vários subcomponentes, a impressão 3D tem a capacidade de integrar o design e reduzir o número de peças. Isso simplifica o processo de montagem do produto e reduz as tolerâncias. Além disso, permite a integração de funções complexas do produto, permitindo uma produção mais rápida de produtos finais altamente funcionais e menos defeitos de produto. Por exemplo, a massa total de uma peça moldada por injeção é afetada pelas condições de transferência de calor entre o material injetado e o fluido de resfriamento que flui através do acessório. Os canais que direcionam o material de resfriamento são normalmente retos se fabricados com técnicas convencionais, resultando em resfriamento mais lento e não uniforme na peça moldada. A impressão 3D permite canais de resfriamento de qualquer formato para garantir um resfriamento mais ideal e uniforme, resultando em peças de maior qualidade e menores taxas de rejeição. Além disso, a remoção de calor mais rápida reduz significativamente o tempo de ciclo para moldagem por injeção, pois os tempos de resfriamento geralmente atingem até 70% de todo o ciclo de injeção.

4) As ferramentas de otimização são mais ergonômicas e têm o menor desempenho        

A impressão 3D reduz a barreira de validação de novas ferramentas que atendem às necessidades não atendidas no processo de fabricação, permitindo que mais móveis e acessórios sejam fabricados. Tradicionalmente, o design da ferramenta e os dispositivos correspondentes sempre foram usados ​​pelo maior tempo possível devido ao custo e esforço necessários para redesenhá-los e fabricá-los. Com a tecnologia de impressão 3D, as empresas podem reformar qualquer ferramenta a qualquer momento, não apenas aquelas que já estão sucateadas e não atendem aos requisitos. Devido à pequena quantidade de tempo e custo inicial necessários, a impressão 3D torna mais econômico otimizar as ferramentas para um melhor desempenho marginal. Os técnicos podem pensar mais na ergonomia ao projetar para melhorar seu conforto operacional, reduzir o tempo de processamento e ser mais fácil de usar e armazenar. Embora isso só possa reduzir o tempo de operação de montagem de alguns segundos, mas não pode ficar em pé muito. Além disso, a otimização do projeto da ferramenta também pode reduzir a taxa de rejeição de peças.

5) Molde personalizado para ajudar na personalização do produto final        

Ciclos de produção mais curtos, a criação de geometrias mais complexas e a capacidade de reduzir os custos finais de fabricação permitem que as empresas criem um grande número de ferramentas personalizadas para apoiar a fabricação de peças personalizadas. O molde de impressão 3D é muito propício para a produção personalizada, como equipamentos médicos e indústria médica. Oferece aos cirurgiões instrumentos impressos em 3D personalizados, como guias cirúrgicos e ferramentas que permitem melhorar os resultados cirúrgicos e reduzir o tempo de operação.