Como a Impressão 3D Está Revolucionando a Fundição em Areia

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

Ajudando uma Empresa Bem-Estabelecida a Manter-se Inovadora

No mercado altamente competitivo de hoje, até empresas estabelecidas há mais de um século precisam melhorar continuamente para manter os clientes satisfeitos e impedi-los de irem para outro lugar em busca de serviços. A D.W. Clark é uma empresa de fundição de múltiplas ligas que implementou impressão 3D para seus métodos de fundição em areia e obteve resultados notáveis.

A empresa supostamente encurtou seu tempo de espera de meses para semanas, eliminando métodos tradicionais de ferramentas e modelos. A D.W. Clark usa tecnologia de jateamento de aglutinante, e o vice-presidente Jeff Burek deu um exemplo dos prazos potencialmente encurtados.

"Temos um cliente que queria que terminássemos a usinagem de um impulsor em duas semanas. E sem ter rodado a máquina por mais do que alguns builds, fomos capazes de projetar o molde em alguns dias, imprimi-lo, fundir a peça, tratar termicamente a fundição e terminar a usinagem da fundição tudo 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 trabalha a partir de um arquivo digital que os representantes podem reproduzir rapidamente quando necessário. Além disso, a impressora selecionada pela empresa usa menos areia que processos de fundição convencionais. Esse benefício significa que gasta menos em materiais.

Este estudo de caso é um exemplo de como a fundição em areia pode ajudar empresas estabelecidas há muito tempo a permanecerem relevantes e continuarem atendendo às necessidades dos clientes enquanto alcançam outros benefícios que as ajudam a permanecer resilientes.

Facilitando a Prototipagem Mantendo Custos Baixos

Aplicar impressão 3D à fundição em areia também é uma alternativa atraente quando as empresas querem encurtar o tempo de prototipagem. A GRATZ Engineering é uma empresa alemã com várias localidades pelo país e pouco menos de 250 funcionários. Descobriu que usar impressão 3D durante projetos de fundição em areia era particularmente vantajoso durante a prototipagem. A empresa geralmente depende de fundição em areia com impressão 3D, bem como sinterização direta a laser de metal (DLMS).

Andreas Steinbronn, chefe de gestão de peças, disse: "Impressão 3D de metal como sinterização a laser é sempre muito cara se velocidade não é um problema. Se temos 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 modelos de fundição de precisão feitos de Poli(metacrilato de metila)."

Steinbronn continuou: "Isso reduz enormemente os custos, e a maior durabilidade e estabilidade dos componentes é, claro, também uma vantagem. Os aspectos mais práticos são os grandes volumes de construção e taxas de impressão rápidas."

Houve também uma comparação direta de impressão 3D versus DMLS: "Com os sistemas de impressão por jateamento de aglutinante, podemos produzir diretamente várias variantes de nossos protótipos, como turbocompressores, em paralelo e aninhados uns sobre os outros em um único processo de impressão 3D, e não apenas em um nível, como é o caso com DMLS."

Permitindo que Empresas Prototipem Novos Designs Mais Leves e Finos

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

Combinar fundição em areia com impressão 3D oferece outro tipo de sustentabilidade. Permite que os clientes inspecionem minuciosamente 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 carros. Lee Henderson, o diretor de vendas da empresa, esclareceu que o negócio não é estranho a este processo emergente.

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

Henderson também discutiu como usar impressão 3D para fundição em areia permitiu à BCP atender às necessidades emergentes dos clientes. Clientes mais frequentemente exigem designs novos mais leves e finos. Ele disse que processos convencionais, como fresamento ou sopro de núcleo, não acomodavam as geometrias das peças dos clientes. No entanto, a fundição em areia com impressão 3D faz. Henderson disse que muitas pessoas permanecem desconhecendo os benefícios que a impressão 3D e a fundição em areia podem trazer. No entanto, resultados como esses poderiam ajudar a opção a ganhar tração.

Permitindo que Fundições Reaproveitem Imóveis

Antes de a impressão 3D se tornar uma opção, as fundições não tinham escolha a não ser dedicar grandes seções de suas instalações para abrigar placas de modelo padronizadas. Esses modelos representam cópias de peças feitas para clientes. Pessoas trabalhando em fundições dependem dessas placas sempre que um cliente pede para criar uma peça novamente. As fileiras dessas placas de modelo muitas vezes se tornam tão expansivas que as fundições pagam armazéns para mantê-las.

No entanto, como a impressão 3D depende de arquivos digitais, empresas que a usam para fundição em areia podem minimizar ou até eliminar a prática de manter placas de modelo físicas no local. Howard Rhett trabalha na Viridis3D, uma 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, podem armazenar os modelos de uso médio a baixo em um pen drive. Essa é uma opção portátil que remove muitos dos inconvenientes associados aos métodos de armazenamento tradicionais. Se as fundições liberarem espaço suficiente, poderiam usá-lo para outros propósitos, como expandir seus negócios e permitir expansão.

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

Provando Que o Processo Traz Múltiplos Benefícios

Pesquisas em andamento mostram que as pessoas podem antecipar numerosas vantagens se decidirem usar impressão 3D para fundição em areia. Uma investigação envolveu comparar 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 partes do molde de fundição em areia. Esse é um prazo substancialmente mais curto comparado às mais de seis semanas necessárias para a abordagem tradicional atingir esse passo. Além disso, a tigela impressa em 3D era cerca de 300 mícrons mais lisa que sua contraparte. Também era quase 27% mais leve que a tigela fundida tradicionalmente.

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 era 95% mais leve e tinha um rendimento metálico otimizado em 29% comparado ao molde cerâmico fundido convencionalmente. Outra diferença foi que o método tradicional levava quase o dobro do tempo para fabricação. Isso porque a equipe teve que fazer um modelo de duas partes e suavizar sua superfície.

A Impressão 3D É um Divisor de Águas na Fundição em Areia

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