Manufatura Aditiva: Impulsionando Inovação e Eficiência de Custos na Aeroespacial

A manufatura é um desafio na indústria aeroespacial. Não apenas as peças aeroespaciais são extraordinariamente complexas, mas também precisam ser estruturalmente sólidas e atender aos mais altos padrões de garantia de qualidade de quase qualquer indústria.

Para reduzir custos e superar desafios de manufatura tradicionais, muitas empresas aeroespaciais estão se voltando de processos de manufatura convencionais para a manufatura aditiva para produzir as peças complexas de que precisam de forma eficiente.

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

Manufatura Convencional vs. Manufatura Aditiva na Indústria Aeroespacial

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

Isso é diferente dos processos de manufatura tradicionais, também conhecidos como manufatura subtrativa. Com a manufatura convencional, o material é colocado em um molde para endurecer. Quando o material seca ou esfria, é retirado do molde e o material excedente é removido para formar o produto final — daí o termo subtrativo.

No processo de manufatura convencional, ocorrem as seguintes etapas:

• Projeto para manufatura (DFM) para garantir que a peça possa ser fabricada
• Análise vibracional
• Iteração
• Manufatura
• Teste
• Iteração

Com a manufatura aditiva, há menos etapas de manufatura e o processo ocorre da seguinte forma:

• Projeto
• Pré-processamento para garantir que o design possa ser impresso
• Iteração
• Manufatura

A impressão 3D na aeroespacial baseada em modelos CATIA está revolucionando a indústria de manufatura aeroespacial ao mudar a maneira 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, componentes aeroespaciais exigem estruturas geométricas altamente complexas em espaços às vezes muito apertados.

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

Usando manufatura aditiva, é possível criar peças intrincadas com menos tempo de espera e energia 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, engenheiros aeroespaciais podem projetar e imprimir protótipos em uma fração do tempo que levaria usando métodos de manufatura tradicionais. Com a capacidade de criar e testar protótipos mais rapidamente, empresas aeroespaciais podem acelerar seu time-to-market e ficar à frente da concorrência.

Na aeroespacial, é muito importante que uma peça seja produzida de acordo com as especificações. Com a manufatura convencional, o processo de especificação já foi estabelecido. No entanto, o processo de especificação não foi estabelecido com a manufatura aditiva, então garantir que uma peça manufaturada foi produzida de acordo com as especificações não é tão claro.

Alguns desafios atuais da manufatura aditiva na aeroespacial incluem:

• Atender a padrões de manufatura criando peças consistentes — cada peça deve ser igual à peça produzida antes dela
• Impressão em maior escala, já que a impressão 3D é uma tecnologia mais nova
• Para fornecedores na indústria aeroespacial, passar em testes e atender a padrões de conformidade — pois esses processos não estão configurados para peças manufaturadas aditivamente

3. Produção Custo-Efetiva

A manufatura aditiva não apenas pode reduzir o tempo para criar protótipos, mas também pode reduzir o custo.

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

Como o material é adicionado e não subtraído com a manufatura aditiva, ela pode reduzir drasticamente o desperdício de material, ajudando fabricantes a economizar em custos de produção. Existem custos iniciais associados à configuração de processos de manufatura aditiva. No entanto, a economia de custos a longo prazo supera essas despesas preliminares.

4. Aumentar a Resistência Interna das Peças

Toda vez que peças menores são combinadas para fazer um objeto maior, isso reduz a integridade estrutural do todo. Com a manufatura aditiva, 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 materiais compostos muito bem. Esta é uma área onde a manufatura aditiva tem uma vantagem distinta sobre a manufatura convencional.

Com a manufatura aditiva, quando você deposita suas fatias ou camadas na direção em que a força vai vir, permite que sua peça final seja excepcionalmente forte nessa direção.

5. Criar Componentes Leves

Combustível é um dos maiores custos na indústria aeroespacial. A melhor maneira de reduzir o consumo de combustível é criar peças mais leves. Infelizmente, ao usar manufatura convencional, é quase impossível criar peças mais leves sem sacrificar a integridade estrutural.

Peças de avião de manufatura aditiva sem a necessidade de componentes de união como parafusos e parafusos, os processos de manufatura aditiva podem reduzir o peso da estrutura em 25%, enquanto aumentam a integridade estrutural. Não apenas a manufatura aditiva reduz o consumo de combustível, mas também aumenta a resistência geral da aeronave.

6. Diminuir Necessidades de Armazenamento

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

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

O Futuro da Manufatura Aditiva na Aeroespacial

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

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

À medida que mais empresas aeroespaciais passam de processos de manufatura convencionais para aditivos, haverá um foco maior a longo prazo em ter as capacidades para imprimir modelos CAD.

Com mais de 35 anos de experiência em modelagem 3D em uma gama de indústrias, incluindo manufatura aditiva na indústria espacial, a Spatial criou dados CAD de pré-processamento superiores e tem as ferramentas para construir software de pré-processamento para imprimir modelos CATIA de impressão 3D aeroespacial precisos e geometricamente exatos.

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