Veja como a impressão 3D está atrapalhando a fundição em areia

A fundição em areia tem uma história que remonta a milhares de anos e permaneceu praticamente inalterada durante esse período. No entanto, as coisas estão mudando agora, graças à impressão 3D. Aqui estão alguns dos resultados desses esforços.

Ajudando uma empresa bem estabelecida a permanecer inovadora

No mercado altamente competitivo de hoje, mesmo as empresas estabelecidas há mais de um século precisam melhorar continuamente para manter os clientes satisfeitos e impedi-los de buscar serviços em outros lugares. D. W. Clark é uma empresa de fundição de metal multi-liga que implementou a impressão 3D para seus métodos de fundição em areia e obteve resultados notáveis.

A empresa supostamente reduziu seu tempo de espera de meses para semanas, eliminando os métodos tradicionais de ferramentas e padrões. D. W. Clark usa a tecnologia de jato de ligante, e o vice-presidente Jeff Burek deu um exemplo dos prazos potencialmente reduzidos.


“ Temos um cliente que queria que terminássemos um rotor em duas semanas. E não tendo executado a máquina por mais de um par de construções, fomos capazes de projetar o molde em alguns dias, imprimi-lo, despejar a fundição, tratar termicamente a fundição e terminar a fundição em duas semanas.”

Outra vantagem de trazer a impressão 3D para a fundição em areia é que ela reduz os custos associados à produção de peças complexas. A impressora funciona a partir de um arquivo digital que os representantes podem reproduzir rapidamente quando necessário. Além disso, a impressora selecionada pela empresa utiliza menos areia do que os processos convencionais de fundição. Esse benefício significa que ele gasta menos em materiais.

Este estudo de caso é um exemplo de como a fundição em areia pode ajudar empresas de longa data a permanecerem relevantes e continuarem atendendo às necessidades dos clientes, ao mesmo tempo em que obtêm outros benefícios que as ajudam a permanecer resilientes.

Facilitando a prototipagem e mantendo os custos baixos

A aplicação da impressão 3D à fundição em areia também é uma alternativa atraente quando as empresas desejam reduzir o tempo de prototipagem. A GRATZ Engineering é uma empresa alemã com vários locais em todo o país e pouco menos de 250 funcionários. Descobriu-se que o uso da impressão 3D durante os projetos de fundição em areia era particularmente vantajoso durante a prototipagem. A empresa geralmente depende de fundição em areia com impressão 3D, além de sinterização direta a laser de metal (DLMS).

Andreas Steinbronn, chefe de gerenciamento de peças, disse:“A impressão 3D de metal, como a sinterização a laser, é sempre muito cara se a velocidade não for um problema. Se tivermos duas ou três semanas para o protótipo, geralmente preferimos usar uma combinação de fundição de metal clássica com moldes de areia impressos em 3D ou padrões de fundição feitos de poli(metacrilato de metila).”

Steibronn continuou:“Isso reduz os custos enormemente, e a maior durabilidade e estabilidade dos componentes é, obviamente, também uma vantagem. Os aspectos mais práticos disso são os grandes volumes de construção e as rápidas taxas de impressão.”

Houve também uma comparação direta da impressão 3D versus DMLS:“Com os sistemas de impressão a jato de ligante, podemos produzir diretamente várias variantes de nossos protótipos, como turbocompressores, em paralelo e aninhados uns sobre os outros em uma mesma impressão 3D processo, e não apenas em um nível, como é o caso do DMLS.”

Permitindo que as empresas prototipem novos designs mais leves e mais finos

A fundição em areia é um método perpetuamente popular de fazer peças metálicas complexas. Além da eficiência e custo-benefício que oferece, há um aspecto de reutilização. Cada molde criado com fundição em areia é um item de uso único. No entanto, depois de retirar as peças acabadas dos moldes, as pessoas podem reaproveitar a mistura de areia para futuros projetos de moldagem.

A combinação de fundição em areia com impressão 3D oferece outro tipo de sustentabilidade. Ele permite que os clientes inspecionem completamente os protótipos e os submetam a testes rigorosos antes do início da produção, economizando tempo e dinheiro substanciais.

Uma empresa britânica chamada Brooks Crownhill Ltd. (BCP) usa fundição em areia 3D ao fazer carcaças para motores elétricos e peças de automóveis. Lee Henderson, diretor de vendas da empresa, esclareceu que o negócio não é estranho a esse processo emergente.

“Temos usado impressão e fundição 3D, ou fundição impressa, há algum tempo. As imensas vantagens são óbvias. O processo é rápido, econômico e dá aos designers uma enorme liberdade criativa. Isso é importante para repensar os componentes estabelecidos e economizar o máximo de material possível, por exemplo, otimizando a topologia dos componentes”, disse Henderson.


Henderson também discutiu como o uso da impressão 3D para fundição em areia permitiu que a BCP atendesse às necessidades emergentes dos clientes. Os clientes costumam exigir novos designs mais leves e mais finos. Ele disse que os processos convencionais, como fresamento ou tiro de núcleo, não acomodam as geometrias das peças dos clientes. No entanto, a fundição em areia com impressão 3D sim. Henderson disse que muitas pessoas desconhecem os benefícios que a impressão 3D e a fundição em areia podem trazer. No entanto, resultados como esses podem ajudar a opção a ganhar força.

Deixando as Fundições Reaproveitar Imóveis

Antes que a impressão 3D se tornasse uma opção, as fundições não tinham escolha a não ser dedicar grandes seções de suas instalações para abrigar placas de fósforo padronizadas. Esses padrões representam cópias de peças feitas para clientes. As pessoas que trabalham em fundições dependem dessas chapas sempre que um cliente pede para criar uma peça novamente. As fileiras dessas placas de fósforo geralmente se tornam tão extensas que as fundições pagam aos armazéns para mantê-las.

No entanto, como a impressão 3D depende de arquivos digitais, as empresas que a utilizam para fundição em areia podem minimizar ou até eliminar a prática de manter placas de fósforo físicas no local. Howard Rhett trabalha na Viridis3D, empresa especializada em impressão 3D para fundição em areia. Ele observou que a digitalização oferecida pela impressão 3D significa que as empresas não precisam mais se preocupar com questões como controle de umidade ou manter pragas fora das instalações de armazenamento.
Em vez disso, elas podem armazenar os padrões de uso médio a baixo em uma unidade USB. Essa é uma opção portátil que remove muitos dos inconvenientes associados aos métodos tradicionais de armazenamento. Se as fundições liberarem espaço suficiente, elas poderão usá-lo para outros fins, como expandir seus negócios e permitir a expansão.

Além disso, ter os arquivos dos clientes em formato digital acelera o tempo entre quando uma fundição recebe um pedido do cliente e os representantes começam a trabalhar nele. Em alguns casos, os trabalhadores de fundição podem despejar metal fundido em um molde grande no mesmo dia em que recebem um arquivo digital.

Provando que o processo traz vários benefícios

Pesquisas em andamento mostram que as pessoas podem antecipar inúmeras vantagens se decidirem usar a impressão 3D para fundição em areia. Uma investigação envolveu a comparação de impressão 3D e fundição em areia convencional ao fazer uma tigela de bomba.

A equipe descobriu que a abordagem impressa em 3D levou apenas 26 horas para imprimir as peças do molde de fundição em areia. Esse é um prazo substancialmente mais curto em comparação com as mais de seis semanas necessárias para que a abordagem tradicional alcance essa etapa. Além disso, a tigela impressa em 3D era cerca de 300 mícrons mais suave do que sua contraparte. Também era quase 27% mais leve do que a tigela tradicionalmente fundida.

Outro projeto de pesquisa comparou as diferenças entre um molde cerâmico feito com impressão 3D e fundição em areia e a técnica tradicional. A opção feita com impressão 3D ficou 95% mais leve e teve um rendimento metálico otimizado em 29% em relação ao molde cerâmico convencional. Outra diferença era que o método tradicional levava quase o dobro do tempo de fabricação. Isso porque a equipe teve que fazer um padrão de duas partes e suavizar sua superfície.

Impressão 3D é um divisor de águas de fundição de areia

Esses exemplos destacam por que as pessoas veem com mais frequência a impressão 3D como uma alternativa atraente à tradicional fundição em areia. Ainda não é uma prática comum, mas isso pode mudar em breve. À medida que mais empresas experimentam e obtêm resultados impressionantes, outras fundições devem seguir o exemplo e tornar a técnica mais comum.