Cinco principais usos para fabricação de aditivos nas indústrias aeroespacial e de defesa

A manufatura aditiva pode ser usada em inúmeras indústrias e aplicações, desde a fabricação de protótipos em pequena escala até a produção de motores de foguete refinados. Se você ainda está em dúvida sobre a incorporação de tecnologias de manufatura aditiva em suas operações de manufatura, considere seus muitos benefícios e aplicações pioneiras nas indústrias aeroespacial e de defesa.

Links rápidos:

• O que é fabricação de aditivos?
• Benefícios da fabricação de aditivos
• Usos aeroespaciais para fabricação de aditivos
• Usos militares e de defesa para impressão 3D
• Interessado em aprender mais sobre os benefícios da fabricação de aditivos?

O que é fabricação de aditivos?

A manufatura aditiva, também conhecida como impressão 3D, é o processo de criação de um objeto tridimensional a partir de um modelo digital 3D ou CAD. Como o nome indica, a manufatura aditiva funciona adicionando materiais camada por camada para construir um objeto. Esses materiais podem incluir pós de metal, plástico ou cerâmica. A manufatura aditiva pode aumentar e, em alguns casos, substituir totalmente os métodos tradicionais de criação de objetos como usinagem, corte, torneamento, modelagem, fresamento e outros processos de manufatura “subtrativos”.

Durante o processo de manufatura aditiva, um objeto é projetado usando um software CAD (Computer-Aided Design) ou fazendo uma digitalização do objeto que será impresso. O software pode traduzir a digitalização em uma estrutura precisa para a máquina de impressão 3D seguir camada por camada.

Benefícios da fabricação de aditivos

Há uma infinidade de vantagens inerentes à utilização de manufatura aditiva, incluindo:

Custos de desenvolvimento reduzidos

A tecnologia de fabricação avançada tem o estereótipo de ser um tanto cara, devido ao seu custo inicial; no entanto, os custos de desenvolvimento reduzidos a longo prazo geram benefícios de economia de dinheiro. Uma das principais vantagens da impressão 3D é o custo reduzido de mão de obra. Além do pós-processamento, a maioria das impressoras é autossuficiente e quase não precisa da assistência de um operador. Portanto, os custos de mão de obra associados ao processo de fabricação de aditivos são essencialmente inexistentes em comparação com os processos de fabricação tradicionais que podem exigir operadores altamente qualificados.

Além disso, a manufatura aditiva em baixos volumes é competitiva em custo em comparação com a manufatura tradicional. Muitas vezes é significativamente mais barato imprimir um protótipo em 3D do que produzi-lo usando outros métodos de fabricação, como moldagem por injeção (pense no tempo de entrega e custo da matriz), fresamento e usinagem.

Redução do desperdício de produtos

Ao projetar rascunhos em um programa de computador e enviá-los para impressão, o tempo para criar e produzir novos projetos é drasticamente reduzido com menos desperdício; esse processo digital para digital remove as etapas intermediárias adicionais da prototipagem tradicional que podem resultar em desperdício de material. Dependendo do material usado, esta redução também pode resultar em redução significativa de custos, por ex. se o material necessário for titânio.

Além disso, a impressão 3D acelerou o tempo de resposta - com a capacidade de criar iterações rápidas, a impressão 3D identifica problemas de engenharia e design que podem levar semanas, senão meses, para serem descobertos na manufatura tradicional. Como a manufatura aditiva permite a criação de projetos complexos que normalmente são muito difíceis ou muito caros de fabricar, o desenvolvimento do processo pode ser realizado mais rápido do que os processos de manufatura tradicionais. Isso significa que mais tempo e dinheiro podem ser utilizados de outras maneiras. No geral, a manufatura aditiva oferece um processo de design mais eficaz e eficiente com menos desperdício e gastos reduzidos.

Prototipagem verdadeiramente avançada

Com a manufatura aditiva, você pode projetar e produzir um protótipo em uma impressora 3D em horas - não semanas! Em vez de projetar para manufatura, agora você pode manufaturar para utilidade e uso. Além disso, as peças podem ser produzidas para atender especificamente às complexas especificações do cliente; isso é uma virada de jogo para a prototipagem.

A manufatura aditiva significa que agora você pode produzir rapidamente modelos de um novo produto e produzir uma peça para atender a um nicho de mercado específico, o que pode levar à produção de produtos com alta margem de lucro. O processo de fabricação abrangente torna-se ainda mais simplificado com a incorporação da fabricação aditiva do início ao fim.

Usos aeroespaciais para fabricação de aditivos

Considerando os benefícios da manufatura aditiva, faz sentido que tal tecnologia seja aplicada para usos na indústria aeroespacial. Essas tendências incluem:

Construindo foguetes

A Relativity Space é uma empresa americana de manufatura aeroespacial com sede em Los Angeles, Califórnia, que se concentra no desenvolvimento de tecnologias de manufatura, veículos de lançamento e motores de foguetes para serviços de lançamento orbital comercial. Sua fábrica Stargate abriga as maiores impressoras 3D de metal do mundo e usa deposição de energia direcionada e ligas patenteadas para fazer os corpos de seus foguetes.

A impressão 3D permite que eles desenvolvam rapidamente componentes integrados que reduzem a contagem de peças em 100 vezes em comparação com os veículos de lançamento tradicionais. Isso também economiza peso e melhora a confiabilidade, ambos extremamente importantes para a economia de lançamento no espaço.

Construindo motores de foguete

Rocket Lab é um fabricante aeroespacial americano público e provedor de serviços de lançamento de pequenos satélites. Seu motor de foguete Rutherford foi testado pela primeira vez no final de 2016 e, desde então, mais de 200 desses modelos revolucionários foram produzidos.

As câmaras de combustão deste motor em particular, injetores, bombas e válvulas propulsoras principais são todas impressas em 3D usando fusão por feixe de elétrons. O motor resultante é simples, confiável e leve - apenas 35 kg ou 77 lb - tornando-os ideais para lançamentos de baixo custo no espaço. E além da atmosfera da Terra, seus novos propulsores Curie e HyperCurie são construídos usando os mesmos princípios.

Promovendo uniformes de astronautas

A manufatura aditiva não é usada apenas para o foguete físico; essa tecnologia também pode ser utilizada na produção de uniformes avançados e refinados de astronautas. Quando a SpaceX enviou humanos ao espaço, os uniformes de sua tripulação foram parcialmente feitos com manufatura aditiva.

Embora a corporação tenha mantido detalhes de grande parte da tecnologia subjacente em sigilo, um porta-voz observou que "o capacete é fabricado sob medida usando tecnologia de impressão 3D e inclui válvulas integradas, mecanismos para retração e travamento do visor e microfones dentro da estrutura do capacete."

Usos militares e de defesa para impressão 3D

Avanços estão sendo feitos na indústria de defesa com manufatura aditiva, também, incluindo:

Projeto de casco sem junta

Em abril, o Exército dos Estados Unidos assinou um contrato para o seu “Projeto Casco sem Junta”, que tem o objetivo ambicioso de desenvolver uma impressora 3D de metal tão grande que possa criar o exterior de um caminhão militar em uma peça gigante. A missão é desenvolver uma ferramenta em grande escala capaz de produzir cascos de veículos de combate sem junta em um tamanho líquido próximo de 30 'por 20' por 12 'de tamanho.

Missões de limpeza de minas

O Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA alavancou com sucesso a manufatura aditiva para ajudar em sua missão de remoção de minas, imprimindo em 3D uma capa de um motor de foguete que é usado para detonar um M58 Mine Clearing Line Charge (MICLIC).

O MICLIC é uma carga de linha explosiva projetada por foguete que abre caminho através de campos minados e outros obstáculos no campo de batalha. Utilizar a manufatura aditiva para produzir o headcap permitiu aos fuzileiros navais superar as desvantagens dispendiosas e demoradas das técnicas tradicionais de manufatura e fornecer um método mais eficiente para a produção da peça. O headcap foi impresso em 3D em aço inoxidável antes de ser testado no Yuma Proving Ground, no Arizona. Durante o evento de teste, o headcap impresso em 3D foi encaixado em um motor de foguete que foi usado para detonar com sucesso uma carga de linha de remoção de minas.

Interessado em aprender mais sobre os benefícios da fabricação de aditivos?

A manufatura aditiva é uma virada de jogo para fabricantes de todos os tamanhos. Pode permitir que eles criem produtos de forma mais rápida e barata - e com menos desperdício de produção e melhor precisão. Quando você olha para o quadro geral, a AM também está mudando a vida dos americanos comuns, desde as descobertas médicas até transportes e estradas mais seguros.

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