Fabricação Quase na Forma Final: Reduza Desperdício, Tempo e Custos

Como a fabricação near-net-shape economiza tempo e dinheiro?

Objetos metálicos manufaturados são criados através de fundição, forjamento ou usinagem, às vezes criando desperdício. A fabricação near-net-shape visa produzir um item ou peça o mais próximo possível de sua forma final, reduzindo desperdício, economizando tempo e dinheiro, e criando menos impacto ambiental através de demandas reduzidas de energia e recursos.

O que é fabricação near-net-shape?

A fabricação near-net-shape é a prática de planejar seu processo de produção para fazer um objeto o mais próximo possível de sua forma final, reduzindo o tempo necessário para produzir um item acabado.

O que é fundição?

A fundição é geralmente o primeiro passo na fabricação near-net-shape. A fundição envolve verter metal quente em moldes pré-formados para formar um produto de forma quase final. A maioria das fundições usa fundição em areia para criar fundições metálicas. A fundição em areia usa moldes de areia para moldar metal quente em objetos. A fundição em areia foi usada pela primeira vez por volta de 1300 a.C. durante a Dinastia Shang, a primeira dinastia governante da China.

A fundição de precisão (às vezes chamada de fundição a cera perdida) gera menos desperdício que a fundição em areia, produzindo objetos mais próximos da forma near-net-shape. A fundição de precisão originou-se há 6000 anos e foi historicamente usada para criar esculturas e joias intrincadas. Embora produza produtos mais próximos da near-net-shape que a fundição em areia, a fundição de precisão é um processo mais complexo e intensivo em mão de obra, o que pode resultar em custo de produção geral mais alto, dependendo do projeto.

O que é contração de fundição?

O mesmo princípio que você aprendeu na física do ensino médio — calor expande, frio contrai — também se aplica à manufatura de metal. O metal expande quando aquecido e encolhe quando resfriado, um processo conhecido como expansão térmica.

Os efeitos da expansão térmica durante o processo de fundição podem resultar em defeitos do produto, como cavidades de contração, devido à contração de fundição. Fundições usam alimentadores, reservatórios de metal fundido extra construídos no molde de fundição, para reduzir a contração e prevenir cavidades de se formarem dentro de uma fundição em resfriamento. Material isolante, conhecido como "coberturas quentes", ajuda a manter o alimentador quente enquanto o metal na fundição solidifica. Alimentadores devem ser removidos do produto final, criando desperdício de metal.

Tolerâncias de contração

Metais reagem de forma diferente à expansão térmica dependendo de seus elementos e composição, mas a contração também pode ser afetada pelo design da fundição. Estas são tolerâncias típicas de contração durante o processo de fundição:

A escolha do metal pode, portanto, influenciar a near-net-shape de um objeto metálico fundido.

O que é usinagem?

Usinagem é o processo de entalhar, cortar, retificar, furar ou mandrilar um produto metálico em sua forma final. Como esculpir pedra ou entalhar madeira, a usinagem molda metal removendo material excedente. A produção near-net-shape geralmente começa com fundição, pois usinar uma forma metálica do zero criaria muito desperdício para ser prático. A usinagem é uma etapa de acabamento importante na produção de produtos metálicos, garantindo que o produto final seja liso, finamente moldado e pronto para seu propósito pretendido. A produção near-net visa o mínimo de usinagem possível.

O que é forjamento?

Forjamento molda metal através de pressão compressiva, como martelamento, compressão ou laminação. Métodos de forjamento podem incluir forjamento a quente e a frio. Talvez o melhor exemplo de forjamento seja a imagem clássica de um ferreiro antiquado usando martelo e pinça para forjar uma ferradura quente em uma bigorna. Hoje, a maioria do forjamento é feita em escala industrial usando enormes máquinas de prensagem. Forjamento industrial requer usinagem para finalizar, mas trabalho está sendo feito para desenvolver máquinas de forjamento que podem moldar e entregar um produto próximo ao acabado, reduzindo ou até eliminando a necessidade de usinagem. Métodos de forjamento incluem forjamento por queda, rolamento, prensagem, forjamento em matriz aberta e fechada, e forjamento de precisão. Soldagem por fricção é outra técnica de forjamento que usa movimento e calor gerado por força para produzir juntas forjadas de metal.

O que é impressão 3D?

Impressão 3D é uma promissora nova tecnologia near-net. Impressão 3D industrial é chamada de manufatura aditiva (ou manufatura por camadas aditivas). A manufatura aditiva usa um computador para direcionar a deposição de material em camadas para produzir precisamente um objeto pré-projetado com muito pouco desperdício. Materiais são aplicados camada por camada para produzir peças de componentes detalhados e produtos. A manufatura aditiva é flexível o suficiente para permitir componentes e produtos personalizáveis, incluindo peças personalizadas para aparelhos auditivos individuais e sapatos individualizados. A manufatura aditiva está desempenhando um papel crescente na criação de peças personalizadas e de componentes para os setores de transporte, aeroespacial e energia.

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