Manufatura Aditiva na Aeroespacial

A fabricação é um desafio na indústria aeroespacial. As peças aeroespaciais não são apenas extraordinariamente complexas, mas também precisam ser estruturalmente sólidas e atender aos mais altos padrões de garantia de qualidade de quase todos os setores.

Para reduzir custos e superar os desafios tradicionais de fabricação, muitas empresas aeroespaciais estão mudando de processos de fabricação convencionais para manufatura aditiva para produzir as peças complexas de que precisam com eficiência.

Sem dúvida, a manufatura aditiva está transformando a indústria aeroespacial. Espera-se que a manufatura aditiva no mercado aeroespacial cresça a uma taxa de crescimento anual composta de 22,17% (CAGR) e atinja US$ 6,75 bilhões até 2026.

Manufatura Convencional x Manufatura Aditiva na indústria aeroespacial

A manufatura aditiva é um processo no qual o material é adicionado à estrutura de um objeto tridimensional uma camada por vez, com base na impressão de dados CAD (um modelo 3D digital). Também é comumente referido como impressão 3D.

Isso é diferente dos processos de fabricação tradicionais, também conhecidos como fabricação subtrativa. Na fabricação convencional, o material é colocado em um molde para endurecer. Quando o material seca ou esfria, ele é retirado do molde e o excesso de material é removido para formar o produto final - daí o termo subtrativo.

No processo de fabricação convencional, ocorrem as seguintes etapas:

• Projeto para fabricação (DFM) para garantir que a peça possa ser fabricada
• Análise vibracional
• Iterar
• Fabricação
• Teste
• Iterar

Com a manufatura aditiva, há menos etapas de fabricação e o processo é o seguinte:

• Design
• Pré-processamento para garantir que o design possa ser impresso
• Iterar
• Fabricação

A impressão 3D na indústria aeroespacial baseada em modelos CATIA está revolucionando a indústria de fabricação aeroespacial, mudando a forma como as peças são feitas.

Aqui estão seis maneiras pelas quais a manufatura aditiva é usada em aplicações aeroespaciais.

1. Construir peças com geometrias complexas

De peças de helicóptero a motores de turbina, os componentes aeroespaciais exigem estruturas geométricas altamente complexas em espaços às vezes muito apertados.

Em vez de criar peças pequenas e complexas separadamente e combiná-las no todo posteriormente, um engenheiro de projeto pode criar modelos 3D de toda a estrutura usando a impressão de dados CAD - componentes internos e tudo. Em seguida, a impressora 3D pode criar uma peça perfeita que inclui todas as intrincadas dimensões internas e geometrias complexas, sem necessidade de montagem. Tal método pode ser usado até mesmo para motores a jato de fabricação aditiva para aviões.

Usando a manufatura aditiva, é possível criar peças complexas com menos tempo de espera e energia a partir de uma ampla variedade de materiais, incluindo metal e fibra de carbono.

2. Prototipagem mais eficiente

Sem a necessidade de projetar moldes e terceirizar a produção, os engenheiros aeroespaciais podem projetar e imprimir protótipos em uma fração do tempo que levaria usando métodos tradicionais de fabricação. Com a capacidade de criar e testar protótipos mais rapidamente, as empresas aeroespaciais podem acelerar seu tempo de lançamento no mercado e ficar à frente da concorrência.

Na indústria aeroespacial, é muito importante que uma peça seja produzida de acordo com as especificações. Com a fabricação convencional, o processo de especificação já está configurado. No entanto, o processo de especificação não foi configurado com manufatura aditiva, portanto, garantir que uma peça fabricada foi produzida de acordo com as especificações não é tão claro.

Alguns desafios atuais da manufatura aditiva na indústria aeroespacial incluem o seguinte:

• Atender aos padrões de fabricação criando peças consistentes - cada peça deve ser igual à peça produzida antes dela.
• Impressão em escala maior, já que a impressão 3D é uma tecnologia mais recente.
• Para fornecedores da indústria aeroespacial, passando em testes e atendendo aos padrões de conformidade, pois esses processos não são configurados para peças fabricadas com aditivos.

3. Produção econômica

A manufatura aditiva pode não apenas reduzir o tempo de criação de protótipos, mas também reduzir o custo.

Com a fabricação convencional, o desperdício de material pode chegar a 98% para muitas aplicações aeroespaciais. Você pode acabar com muitas lascas de metal após a subtração, e criar o molde certo pode ser um processo demorado.

Como o material é adicionado e não subtraído com manufatura aditiva, ele pode reduzir drasticamente o desperdício de material, ajudando os fabricantes a economizar dinheiro nos custos de produção. Existem custos iniciais associados à configuração dos processos de manufatura aditiva. No entanto, as economias de custos a longo prazo superam essas despesas preliminares.

4. Aumente a resistência interna das peças

Cada vez que partes menores são combinadas para formar um objeto maior, isso reduz a integridade estrutural do todo. Com a manufatura aditiva, os engenheiros de projeto podem criar peças inteiras, incluindo centros ocos e componentes internos, sem juntas fracas e vulneráveis.

Além disso, a manufatura aditiva na indústria aeroespacial pode aproveitar muito bem os materiais compósitos. Esta é uma área onde a manufatura aditiva tem uma vantagem distinta sobre a manufatura convencional.

Com a manufatura aditiva, quando você coloca sua fatia ou camadas na direção em que a força vai entrar, ela permite que sua peça final seja excepcionalmente forte nessa direção.

5. Crie componentes leves

O combustível é um dos custos mais altos da indústria aeroespacial. A melhor maneira de reduzir o consumo de combustível é criar peças mais leves. Infelizmente, ao usar a fabricação convencional, é quase impossível criar peças mais leves sem sacrificar a integridade estrutural.

Fabricação aditiva de peças de avião sem a necessidade de unir componentes como parafusos e parafusos, os processos de fabricação aditiva podem reduzir o peso do quadro em 25%, enquanto aumentam a integridade estrutural. A manufatura aditiva não apenas reduz o consumo de combustível, mas também aumenta a resistência geral da aeronave.

6. Diminuir as necessidades de armazenamento

A indústria aeroespacial tem uma das cadeias de suprimentos mais notoriamente longas de qualquer indústria. Para ter peças disponíveis, muitas empresas aeroespaciais armazenam grandes quantidades de componentes em armazéns - outra preocupação de custo e logística.

Como o processo de manufatura aditiva é rápido e eficiente, os fabricantes aeroespaciais podem produzir componentes - incluindo peças personalizadas - internamente em uma fração do tempo e do custo do que se tivessem que encomendá-los através da cadeia de suprimentos padrão. Isso reduz a necessidade de ter peças à mão ou manter extensas instalações de armazenamento.

O futuro da manufatura aditiva na indústria aeroespacial

Com a capacidade de criar peças personalizadas, leves e estruturalmente sólidas de forma rápida e eficiente, não é de admirar que muitas empresas estejam recorrendo à manufatura aditiva para aplicações aeroespaciais.

Quando se trata do futuro da manufatura aditiva na indústria aeroespacial, os modelos CAD desempenham um papel central. Considerando a manufatura aditiva disponível em exemplos aeroespaciais e perspectivas de pesquisa, é evidente que os modelos CAD estão atualmente em uso e são valiosos para as empresas aeroespaciais.

À medida que mais empresas aeroespaciais passarem de processos convencionais de manufatura aditiva, haverá um foco maior a longo prazo em ter os recursos para imprimir modelos CAD.

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