O que esperar durante o processo de manufatura aditiva (AM)

Embora a impressão 3D de um arquivo CAD para um protótipo não funcional seja um processo de fabricação relativamente simples, embarcar em um projeto de desenvolvimento de produto totalmente novo – do conceito à produção – pode ser mais desafiador, especialmente se você estiver usando uma tecnologia de manufatura aditiva desconhecida .

Compreendendo o processo de impressão 3D

O processo de impressão 3D difere dos processos de fabricação tradicionais, pois envolve a adição progressiva de material a uma peça. Por outro lado, a usinagem CNC é um processo subtrativo, uma vez que as peças são formadas pela remoção de material de uma peça de trabalho com uma ferramenta de corte, e a moldagem por injeção envolve a injeção de uma quantidade de termoplástico fundido em uma câmara de molde pré-formada.

A tecnologia 3D apresenta vários novos desafios processuais. O volume de construção de impressoras 3D, por exemplo, pode exigir que as peças sejam divididas em várias construções para montagem pós-processamento, enquanto o calor gerado durante a extrusão do material pode fazer com que algumas peças se deformem. Da mesma forma, algumas tecnologias de impressão 3D envolvem considerações de produção:modelagem de deposição fundida (FDM), por exemplo, deixa linhas de camada em peças que podem afetar a aparência, e o processo HP Multi Jet Fusion (MJF) envolve um processo de resfriamento e limpeza, pós-impressão.

Com esses fatores em mente, você pode fazer seu projeto de manufatura aditiva (AM) funcionar de maneira mais suave e eficiente, sabendo o que esperar quando iniciar a produção. Para esse fim, reunimos um guia passo a passo para o processo de manufatura aditiva, incluindo uma comparação de abordagens de design de produto aditivo e um diagrama de fluxo de trabalho destacando a decisão envolvida em cada uma.

Três abordagens para o processo de manufatura aditiva

Embora os detalhes de procedimentos específicos para peças e produtos variem, existem três categorias gerais nas quais os projetos de manufatura aditiva se enquadram:

Abordagem A:produção e prototipagem rápidas

Exemplo: Você tem um arquivo CAD aprovado para um protótipo ou peça já existente – e você precisa receber a peça em 30 horas.

Abordagem B:modificar um design existente para otimizar para AM

Exemplo: Atualmente, você produz esta peça com moldagem por injeção, mas acha que pode simplificar sua cadeia de suprimentos e eliminar os custos de armazenamento usando manufatura aditiva para produzi-la sob demanda.

Abordagem C:Projete uma nova peça ou produto desde o início para produção com tecnologia aditiva

Exemplo: Você tem um conceito para uma nova peça que deseja produzir com AM por um dos dois motivos:Não é possível produzir a peça com métodos de fabricação legados A economia da AM é favorável para produção de baixo a médio volume

Qual abordagem de manufatura aditiva é a certa para mim?

Projetar uma nova peça desde o início para manufatura aditiva oferece a maior oportunidade de maximizar o desempenho e os benefícios de custo. Embora possa demorar mais, começar com uma "página em branco" é uma maneira de otimizar totalmente a peça usando os princípios de design para manufatura aditiva (DFAM).

A maioria dos projetos que gerenciamos na Fast Radius se enquadram na segunda categoria:a modificação de um projeto existente para otimizar para AM. Nesse cenário, uma empresa tem uma peça que já está produzindo com métodos tradicionais de fabricação e está buscando a transição para a produção aditiva.

Na segunda e na terceira abordagem, o arquivo inicial será verificado para produção em grande escala de acordo com seus requisitos - o que pode exigir um processo abrangente de aprovação de peças de produção (PPAP). Depois disso, os pedidos subsequentes se tornam um processo de produção simples e rápido. Um dos benefícios significativos de usar um fornecedor de AM como o Fast Radius é que podemos acelerar o ciclo de produção e entregar suas peças algumas vezes no dia seguinte.

O processo de manufatura aditiva:etapas e decisões

As três abordagens descritas acima abrangem diferentes processos de desenvolvimento de produtos. Descrevemos as principais etapas e pontos de decisão nesses processos no diagrama de fluxo de trabalho abaixo. Lembre-se:qualquer que seja a categoria em que seu projeto proposto se enquadre, você precisará de suporte de ponta a ponta do seu fornecedor de AM para garantir que suas peças sejam fabricadas e entregues com o nível de qualidade, confiabilidade e desempenho que você precisa.

O processo de modificação de uma peça existente para fabricação aditiva

Etapa 1:identificar peças com um forte caso de negócios para produção de AM

Se você deseja qualificar uma peça existente para manufatura aditiva de nível de produção, seu primeiro passo deve ser garantir que haja um forte caso de negócios para fazê-lo.

É uma boa ideia encontrar uma empresa, como a Fast Radius, que possa trabalhar com você para identificar peças adequadas para o processo de manufatura aditiva do ponto de vista comercial. Peças sobressalentes de alta rotatividade são boas candidatas aqui:enquanto a peça original pode ser feita com moldagem por injeção, é possível fazer peças sobressalentes com os mesmos padrões de desempenho com tecnologias aditivas. E, como o aditivo permite que você faça pedidos em quantidades de peças únicas, você também pode eliminar os custos de armazenamento e adotar programas de estoque "nunca fora de estoque".

Etapa 2:projete sua peça

Quando as peças de reposição são modificadas para a produção AM, a geometria da peça acabada deve ser feita para se encaixar perfeitamente em uma montagem existente.

Nesses casos, o trabalho real do projeto não está fazendo alterações significativas na forma da peça, mas realizando pequenas modificações no projeto para otimizar a produção aditiva – e garantir que a peça acabada atenda às dimensões críticas necessárias. Ao longo das iterações de projeto, se a peça estiver fora da tolerância até mesmo para uma dimensão crítica (ou seja, a dimensão linear de um clipe ou lacuna), você precisará reprojetar ou reorientar a peça para obter uma dimensão estável. Essencialmente, isso significa começar com o projeto existente e realizar a engenharia reversa necessária para qualificá-lo para a produção aditiva.

Etapa 3:seleção de materiais e processos

Antes da produção, você precisará identificar os materiais que são aceitáveis para sua aplicação – e então comparar as tecnologias AM capazes de produzir peças com esses materiais.

Comece com os requisitos de desempenho que sua peça precisa (módulo, resistência à tração, resistência à compressão, etc.) e, em seguida, considere o ambiente em que sua peça será usada (exposta aos elementos, dentro de um compressor, etc.). Use esses fatores para gerar uma lista de materiais adequados e, em seguida, compare os benefícios e desafios de suas tecnologias de AM disponíveis.

Quando vários processos e materiais são aceitáveis para uma aplicação, seu parceiro de produção pode imprimir peças de amostra feitas com cada uma dessas tecnologias e permitir que você determine qual prefere para produção em grande escala.

Etapa 4:design e teste de produção iterativo

Depois de escolher uma lista de materiais e processos aceitáveis, o processo de engenharia de produção pode começar.

É importante que você entenda e se apegue às variáveis do processo de impressão 3D quando atingir o nível de precisão dimensional, desempenho e aparência necessários para a produção em grande escala. Pode levar várias iterações para atingir a saída desejada, no entanto, uma vez que você tenha uma peça que atenda aos seus requisitos, verificada por qualquer inspeção ou teste necessário, todas as informações de produção serão compiladas em um pacote digital contendo tudo o que é necessário para fazer suas peças; no Fast Radius chamamos isso de pacote de compilação. O pacote de construção contém todas as informações necessárias sobre parâmetros de impressão, pós-processamento e considerações de embalagem que você precisará para garantir que sua peça seja produzida e entregue exatamente como esperado. Essa informação pertencerá a fatores, incluindo:

Projeto da estrutura de suporte
Ferramentas de remoção de suporte
Parâmetros de acabamento de superfície
Tempo de cura
Instruções de gabarito e fixação

Todos esses detalhes representam uma maneira de projetar falhas fora do processo de manufatura aditiva. O pacote de construção essencialmente disca os parâmetros necessários para permitir que qualquer pessoa de uma empresa como a Fast Radius imprima a peça de forma confiável, em qualquer lugar do mundo.

Etapa 5:produção sob demanda e atendimento global

Depois que sua peça for aprovada, ela estará pronta para ser produzida sob demanda e entregue globalmente.

A fabricação sob demanda é um dos principais benefícios da produção AM. Essencialmente, ele permite que você armazene suas peças digitalmente até que a demanda exija produção, eliminando a necessidade de armazenar fisicamente um grande estoque de peças de reposição para serem vendidas e distribuídas ao longo do tempo. Na Fast Radius, maximizamos esse benefício de eficiência e armazenamos seus arquivos de peças e seus pacotes de ferramentas virtuais associados em nosso Armazém Virtual.

Projetar e produzir peças de uso final para manufatura aditiva é iterativo. Se, em algum momento, a peça não atender às expectativas do cliente – em desempenho, precisão dimensional ou aparência – o processo de desenvolvimento do produto pode ser interrompido para que os engenheiros possam identificar o ponto de falha e encontrar uma maneira de desenhá-lo.

Inicie o processo hoje

Onde quer que você esteja no processo de projeto de manufatura aditiva, a Fast Radius pode fornecer o suporte de ponta a ponta e a experiência em projeto aditivo de que você precisa para levar sua ideia até a linha de chegada. Entre em contato com nossa equipe hoje para começar.