Usando Ferramentas Sacrificiais para Peças Complexas e Ocadas

Embora técnicas de fabricação tradicionais possam produzir efetivamente formas básicas com seções transversais uniformes, criar peças com interiores ocos ou geometrias complexas apresenta desafios únicos. No entanto, com ferramentas sacrificiais, designers e engenheiros não precisam comprometer forma ou integridade do material.

Ferramentas sacrificiais envolvem imprimir uma estrutura em um material solúvel, que é então usada para criar estruturas complexas. Esta técnica permite que designers e engenheiros criem facilmente estruturas complexas ou ocadas — apresentando qualquer tipo de recorte (undercut) — com interiores lisos de numerosos materiais. Ferramentas sacrificiais são geralmente realizadas via modelagem por deposição fundida (FDM), que permite alta precisão e repetibilidade.

Como funcionam as ferramentas sacrificiais

Ferramentas sacrificiais começam com um design de duas partes: um design da ferramenta e um design da peça final. Claro, esses dois designs são essencialmente faces opostas da mesma moeda; a ferramenta sacrificial é projetada para preencher o interior da peça final. A ferramenta deve ser construída primeiro, com folgas para promover o fluxo de fluido quando chegar a hora de dissolver a ferramenta.

Uma vez que a ferramenta foi construída e a peça final ajustada ao redor dela, nenhuma preparação adicional é necessária além de lixar para melhorar o acabamento da superfície e a aplicação de resina para incentivar a dissolução uniforme da ferramenta. Com isso completo, a peça deve ser totalmente submersa em um detergente de remoção, que dissolverá a ferramenta e deixará a peça final intacta.

Vantagens e limitações das ferramentas sacrificiais

Ferramentas sacrificiais são frequentemente favorecidas por designers e engenheiros não apenas porque permitem a criação de estruturas complexas com qualquer número de materiais, mas também porque garantem um tempo de produção mais curto que muitos outros métodos de fabricação. Além disso, resultam em um produto sem costura colada. Outras vantagens das ferramentas sacrificiais incluem:

• Forma recortes (undercuts) sem a necessidade de deslizamentos complexos na ferramenta
• Alta resistência a calor e pressão
• Elimina necessidade de ferramentas adicionais
• Oferece capacidade de iterar designs rapidamente
• Mão de obra manual limitada necessária
• Prazo de entrega encurtado para baixos volumes
• Tempo de design para peça de dias, em vez de meses
• Maior margem para complexidade do produto
• Sustentabilidade econômica melhorada

Aplicações ideais para ferramentas sacrificiais

Certas indústrias e aplicações são especialmente adequadas para ferramentas sacrificiais, particularmente aquelas que requerem peças complexas feitas de materiais fortes e resistentes ao calor, mas que não requerem alto volume de produção. Além disso, ferramentas sacrificiais são ideais para criar produtos que envolvem completamente a peça. Tecnologia FDM é mais comumente usada para criar peças complexas com interiores ocos, como dutos complexos.

As indústrias aeroespacial e automotiva veem uma gama de casos de uso comuns para ferramentas sacrificiais. Aeronaves requerem peças incrivelmente fortes e altamente detalhadas, e ferramentas sacrificiais ajudam a atingir ambos os objetivos. Da mesma forma, a indústria de automobilismo requer peças complexas, especializadas, fortes e leves.

Principais considerações de design para ferramentas sacrificiais

Ao considerar ferramentas sacrificiais, designers e engenheiros devem prestar atenção particular a duas características do material: o coeficiente de expansão térmica, e os pareamentos de temperatura e pressão de cura.

Além das características do material, designers e engenheiros precisam escolher entre dois estilos de design: um padrão de preenchimento interior esparso ou estilo casca. Estilo esparso é o mais comumente usado, e na maioria dos casos, fornece o equilíbrio ideal entre tempo de construção e resistência da ferramenta. Estilo casca, no entanto, usa menos material de construção e é especialmente eficaz quando usando um processo de ensacamento com envelope.

Também é importante escolher a orientação ideal ao fabricar uma peça via ferramentas sacrificiais. Ferramentas podem ser construídas em orientação vertical ou horizontal, mas a orientação selecionada afetará velocidade de construção, qualidade de superfície, requisitos de material de suporte e desempenho geral. A aplicação final da ferramenta deve ser cuidadosamente considerada durante a fase de design para determinar a melhor orientação de construção.

Um parceiro em ferramentas sacrificiais FDM

Para designers e engenheiros que buscam construir peças complexas com interiores ocos, ferramentas sacrificiais FDM oferecem um método confiável, simples e econômico. Ao contrário de métodos de ferramentas tradicionais, que requerem montagem complexa ou ferramentas de lavagem caras e frágeis, ferramentas sacrificiais FDM são hands-off, versáteis e relativamente simples.

Na Fast Radius, estamos comprometidos em ajudar nossos clientes a construir excelentes produtos da maneira mais eficiente possível. Nossas equipes de engenharia de design e desenvolvimento consistem em especialistas que trabalham em estreita colaboração com nossos clientes durante cada etapa do processo de fabricação, do conceito à entrega.

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