Fabricação de aditivos e moldagem por injeção - uma nova visão para os ciclos de vida da produção

Atualmente, há um grande interesse em processos híbridos entre os fabricantes:a prática de combinar várias técnicas de fabricação para obter resultados que seriam difíceis (ou mesmo impossíveis) de outra forma. Esta é uma parte fundamental da mudança da manufatura aditiva de ser puramente uma ferramenta de prototipagem para uma técnica de produção viável. Embora muito tenha sido escrito sobre como o AM acabará por substituir os métodos tradicionais e subtrativos em fluxos de trabalho de produção, as evidências atuais não apóiam essa visão. Inovações recentes de AM e histórias de sucesso indicam que é de fato o desenvolvimento de processos híbridos eficazes - e sistemas robustos para fazer uso deles - que estabelecerá o AM como parte padrão dos ciclos de vida de produção.

Considere projetos onde a moldagem por injeção é normalmente utilizada (peças de automóveis, por exemplo). Durante anos, a melhor prática tem sido utilizar técnicas de manufatura aditiva durante o estágio de prototipagem e, em seguida, usar moldagem por injeção para as peças de produção finais. Este é um sistema lógico - AM significa que protótipos únicos podem ser entregues rapidamente e com custo mínimo, enquanto a moldagem por injeção oferece consistência, qualidade e economia quando a produção em grande escala começa. No entanto, essa abordagem tem suas desvantagens.

Os moldes de metal são caros e demorados para serem produzidos, com a produção normalmente levando cerca de seis semanas e os custos com ferramentas frequentemente se tornando uma grande despesa contínua. Isso anteriormente os tornava impraticáveis ​​para uso na fase de prototipagem, onde as peças frequentemente passarão por uma série de iterações, cada uma exigindo seu próprio molde. Para neutralizar essa limitação, o uso de moldes de injeção impressos em 3D para peças de produção está crescendo lentamente em popularidade. Dessa forma, os moldes podem ser produzidos de forma rápida e econômica sempre que necessário, entregando protótipos com as mesmas qualidades de material das peças de produção planejadas.

O principal desafio aqui é selecionar materiais imprimíveis que fornecerão as qualidades mecânicas necessárias para a moldagem por injeção. Os moldes de plástico reagem de maneira muito diferente ao calor, por exemplo, por isso é importante levar isso em consideração durante as fases de planejamento de um projeto para evitar empenamento. Além disso, as ferramentas de plástico precisam ser resfriadas por mais tempo após o uso (de preferência com ar), o que deve ser levado em consideração nos cronogramas gerais do projeto. Eles também produzirão normalmente menos peças do que um molde de aço usinado, entregando cerca de 50 peças antes de se tornarem inutilizáveis.

Os moldes de metal são, portanto, a opção mais prática quando a produção em grande escala começa, embora o AM ofereça oportunidades para novos aprimoramentos de processo e redução de custos aqui também. O surgimento das técnicas de impressão 3D de metal (como DMLS) significa que os moldes de metal também podem ser impressos, com os mesmos padrões de precisão das versões com ferramentas, sem os tempos de espera habituais - uma opção atraente para tiragens de baixa produção, peças únicas, ou projetos em que é necessário testar um molde antes de sua produção em grande número.

Portanto, não é simplesmente uma questão de conectar uma impressora 3D a um ciclo de produção / prototipagem estabelecido - um novo fluxo de trabalho precisará ser estabelecido para atingir os resultados ideais. No entanto, as recompensas potenciais são grandes, permitindo que os fabricantes adotem uma abordagem mais rápida e ágil tanto para a prototipagem quanto para a produção. Os protótipos podem ser produzidos usando exatamente os mesmos materiais que serão usados ​​nas versões de produção, permitindo que os erros sejam identificados e o ajuste fino ocorra em um ritmo muito mais rápido. Isso diminuirá rapidamente o tempo necessário para passar do protótipo à produção. Assim que a produção começa, novos moldes podem ser produzidos conforme a necessidade, ajudando a reduzir os custos de armazenamento e aumentar a eficiência operacional.

O uso de moldes impressos em 3D já está sendo explorado em diversos setores, incluindo médico (para a criação de peças cirúrgicas, que estão sujeitas a regulamentações muito rígidas) e automotivo (para a criação de pneus e outras peças automotivas), embora qualquer setor onde a flexibilidade na criação de peças é necessária poderia facilmente se beneficiar com a abordagem.

Este é apenas um exemplo de como a manufatura aditiva pode ser usada para complementar os métodos tradicionais em vez de substituí-los. Quando eles são reunidos como parte de um fluxo de trabalho bem gerenciado, suas respectivas desvantagens são atenuadas e seus pontos fortes, aprimorados.