Diretrizes Essenciais para Fabricação de Componentes Críticos de Alto Impacto

Peças ou componentes críticos são aqueles que, se falharem ou forem danificados, podem impactar catastroficamente o desempenho de suas aplicações ou comprometer a segurança do usuário final. Por isso, peças críticas são frequentemente sujeitas a rigorosos padrões regulatórios, e algumas indústrias têm requisitos específicos de mercado projetados para garantir a função ideal de dispositivos e aplicações, ao mesmo tempo em que maximizam a segurança do usuário ou consumidor.

Um exemplo de peças críticas é equipamento de apoio em solo na indústria aeroespacial. São peças usadas para apoiar o movimento e manutenção de aeronaves no solo. O equipamento de apoio em solo interage diretamente com componentes críticos de voo, ressaltando a necessidade de equipamentos que atendam aos rigorosos regulamentos mecânicos e de segurança da indústria. Quando projetados e fabricados corretamente, os técnicos podem usar essas peças com segurança e confiança no campo, assegurados de sua confiabilidade inerente.

Fabricantes de peças críticas são esperados para criar consistentemente peças incrivelmente precisas que cumpram regulamentos específicos da indústria, o que frequentemente tem sido associado a altos custos de produção e longos prazos de entrega.

No entanto, desenvolvimentos na tecnologia de manufatura aditiva começaram a mudar a forma como engenheiros abordam o design e produção de peças críticas. Existem vários fatores que entram na criação de peças críticas práticas e de alta qualidade, e este artigo abordará três deles: design de engenharia, processo de fabricação e materiais.

Considerações de design de produto

Para otimizar o design de peças e componentes críticos, vários fatores precisam ser levados em consideração. Estes incluem a indústria, aplicação e ambiente em que a peça será usada; o potencial de uso indevido previsível; e o treinamento e expectativa do usuário final.

Primeiro, conhecer a indústria e o caso de uso permite que os designers de produto se preparem para requisitos específicos. A indústria médica, por exemplo, segue requisitos rigorosos para o uso de peças críticas e os materiais viáveis permitidos para criar essas peças. Outras considerações físicas e químicas incluem nível de resistência à umidade e se as peças podem ser esterilizadas com certos produtos químicos.

Ao se familiarizarem com a indústria e como o produto será esperado para performar em seu ambiente pretendido, os engenheiros ganharão uma noção melhor de como otimizar o design da peça.

Isso se estende às cargas e pressões que as peças serão esperadas para suportar, bem como a frequência com que essas cargas serão aplicadas. Se houver chance de a peça falhar por fadiga, os engenheiros também precisam considerar o ciclo de vida da peça para adaptar suas soluções de acordo.

Usuários finais são outro fator chave. Produtos de consumo, por exemplo, tendem a exigir designs mais intuitivos que aqueles destinados a pessoal treinado. O conhecimento do uso final permite que os engenheiros realizem avaliações de risco para determinar se a peça poderia ser usada de maneiras para as quais não foi projetada, bem como os riscos associados ao uso indevido previsível.

Considerações do processo de fabricação

Um mito comum sobre manufatura aditiva é que ela é boa apenas para prototipagem e não para fazer peças de produção viáveis. No entanto, em muitos casos, métodos aditivos apresentam uma opção melhor quando se trata de fabricar peças críticas porque permitem que engenheiros criem peças com maior facilidade e eficiência que métodos tradicionais.

Considere, por exemplo, o campo médico de microfluídica, que envolve amostragem de tecido e sangue, dispensação de produtos farmacêuticos ou dosagem de pequenas quantidades de líquido. O setor depende de componentes que permitem esse tipo de transferência de fluidos — que, em geral, não podem ser criados com modos convencionais de fabricação.

Esses produtos são frequentemente feitos com manufatura aditiva, porque a alternativa é um processo de ferramentas envolvido e caro que usa moldagem por injeção e micro-moldagem por injeção. Ambos podem levar semanas ou meses para alcançar o que a manufatura aditiva pode fazer em um dia.

A manufatura aditiva em casos como estes acelera ciclos de teste e reduz drasticamente o tempo de colocação no mercado. Além disso, enquanto os custos de ferramentas de moldagem por injeção podem facilmente custar cem mil dólares, métodos de manufatura aditiva prometem um preço menor de menos de $100 por unidade.

Muitas aplicações de componentes críticos requerem trabalho com pequenos volumes e características precisas. Ao tentar criar essas peças com plástico por meios tradicionais, os engenheiros devem usiná-las com extrema precisão ou criar moldes nos quais o plástico será injetado, ambos os quais aumentam os custos de produção e alongam prazos.

Métodos aditivos, por outro lado, permitem que os fabricantes façam peças críticas sem moldes, então eles não precisam considerar como as ferramentas afetam o tamanho mínimo da característica ou realizar análises de fluxo de molde.

Considerações de material

Identificar as propriedades ideais de peças críticas é fundamental para determinar quais materiais são mais adequados para uma dada aplicação. Peças que precisam suportar altas temperaturas provavelmente precisarão ser fabricadas de materiais diferentes daquelas que requerem certo grau de flexibilidade ou resistência a impacto. Ao delinear os estresses, cargas ou aparências específicos esperados da peça, os engenheiros podem identificar rapidamente o material ou família de materiais que resultará em uma peça ideal para uma aplicação.

A manufatura aditiva desempenha um papel aqui também. Embora a maioria dos processos de impressão 3D tenha tradicionalmente exigido plásticos rígidos, a Carbon Digital Light Synthesis™ permite que engenheiros usem materiais mais macios, como poliuretano elastomérico ou silicone, que podem ser usados para aplicações que requerem peças fisicamente conformes que proporcionam amortecimento, absorção de choque ou características de vedação.

Desenvolvendo peças críticas através da manufatura aditiva

Em última análise, peças e componentes críticos devem atender a dois requisitos-chave: eles devem ser capazes de performar de acordo com os requisitos de suas aplicações pretendidas, e se degradarem ou falharem com o tempo, devem fazê-lo sem causar danos ao usuário.

A Fast Radius trabalha na vanguarda da engenharia para fabricar componentes críticos que têm impactos diretos na segurança do consumidor. Nossos clientes sabem e confiam que quando trabalham conosco, forneceremos soluções para manter seus negócios movendo-se na velocidade que a economia exige — enquanto garantimos peças de qualidade incomparável que cumprem regulamentos cruciais.

Nossa equipe de desenvolvimento também está disponível para consultar sobre processos de design — e pode até aplicar métodos inovadores de fabricação a produtos legados. Entre em contato conosco hoje para começar sua próxima produção.