4 benefícios da redução de peso

À medida que as preocupações ambientais se tornam cada vez mais importantes para os consumidores, muitos setores do mercado estão mudando para uma maior consciência energética e sustentabilidade. Embora soluções como fontes de energia renovável, veículos elétricos e materiais sustentáveis ​​tendam a receber atenção significativa da mídia, práticas como redução de peso, embora menos chamativas, estão desempenhando papéis importantes na condução de mudanças em todo o mercado em direção a uma maior eficiência energética.

O termo “leveza” pode se referir à troca de materiais tradicionalmente usados ​​por materiais mais leves, reduzindo a quantidade real de material usado e/ou otimizando o projeto de uma peça ou sistema para uma combinação dessas práticas. O peso leve pode permitir que as equipes de produto reduzam o peso e o material necessários para uma peça – ou um sistema inteiro, como um automóvel – mantendo os principais requisitos funcionais. Isso pode gerar grandes economias de custos para fabricantes e consumidores, ao mesmo tempo em que muitas vezes melhora a eficiência energética e até mesmo a funcionalidade do produto final.

As indústrias automotiva e aeroespacial usam a redução de peso há décadas para reduzir a massa do veículo e melhorar a eficiência do combustível sem sacrificar a função crítica ou a segurança. A seção transversal de uma viga I, frequentemente usada na indústria da construção, é outro exemplo de redução de peso em ação. A forma da seção transversal fornece máxima resistência à flexão e torção, minimizando a quantidade de material necessário.

Ao incorporar técnicas de redução de peso em processos e metodologias de projeto existentes, as equipes de produto podem ver benefícios tangíveis em uma ampla variedade de aplicações de peças. Alguns dos principais benefícios da redução de peso incluem o seguinte:

1. Economia de material e pegada ambiental reduzida

Peças mais leves normalmente têm custos de material mais baixos do que suas contrapartes não leves e podem exigir menos energia para fabricar. A redução do consumo de materiais também traz benefícios ambientais, pois o campo de manufatura aditiva ainda não está em um estado totalmente reciclável (embora alguns materiais possam ser reutilizados). O design generativo e a otimização da topologia fornecem várias maneiras de obter redução de peso com manufatura aditiva e podem permitir o design de peças quase ideais que usam a quantidade mínima de material necessária.

2. Maior eficiência de combustível

Embora as peças mais leves sejam frequentemente desejáveis ​​na engenharia, elas são especialmente valiosas na fabricação automotiva, onde uma redução de peso de 10% pode gerar um aumento de 6 a 8% na eficiência de combustível.

Os fabricantes aeroespaciais também se beneficiam; os pesquisadores descobriram que a redução de peso dos vagões proporciona mais economia de energia do que os carros, e as aeronaves podem se beneficiar da redução de peso até 100 vezes mais do que os vagões. Além disso, usar menos material de forma inteligente pode permitir que as equipes de produto aumentem a relação resistência-peso das peças, o que é incrivelmente importante para as aeronaves.

3. Opções de material expandido

Em muitos casos, a densidade e o peso de um material desejável limitam as opções disponíveis para as equipes de produto. No entanto, a redução inteligente de peso por meio de um método como treliça pode expandir os recursos de materiais que, de outra forma, não funcionariam para uma determinada aplicação. O resultado pode ser uma densidade de peça efetiva mais baixa e até mesmo propriedades mecânicas a granel modificadas. Isso permite que as equipes de produto aproveitem materiais com propriedades químicas, térmicas, estéticas e mecânicas desejáveis.

4. Desempenho aprimorado

A combinação de peso leve com opções de design estratégico pode ajudar a melhorar o desempenho das peças. Por exemplo, o uso de estruturas de treliça para redução de peso pode ter o benefício de diminuir o peso e introduzir a capacidade de melhorar e ajustar o comportamento de absorção de impacto.

Principais considerações para redução de peso

Ao reduzir o peso, a principal coisa a ter em mente é que os componentes críticos não devem ser comprometidos. É essencial que as equipes de produto definam claramente o que é e o que não é crítico para a funcionalidade de suas peças antes de começar.

O peso leve geralmente é mais eficaz quando aplicado a peças pesadas, rígidas e sobreconstruídas. Se o custo ou o peso do material não for uma preocupação, ou se ambos já estiverem próximos dos níveis ideais, a redução de peso pode não valer a pena ou não ser necessária. A partir daí, as propriedades do material, como rigidez, relação resistência-peso, resistência à tração e outras características, ajudarão a determinar os materiais e geometrias ideais para reduzir o peso de uma determinada peça ou componente.

A geometria da peça também deve ser levada em consideração, pois isso limitará os métodos viáveis ​​de produção. Componentes simples projetados com projeto generativo às vezes podem ser moldados ou fundidos em uretano, mas projetos mais complexos exigem soluções diferentes.

As treliças, por exemplo, são uma solução de projeto extremamente eficaz para redução de peso, mas suas geometrias de peças complexas geralmente não podem ser usinadas. Felizmente, processos de manufatura aditiva como o HP Multi Jet Fusion (MJF) permitem que as equipes de produtos criem componentes geometricamente complexos a partir de vários materiais, como a poliamida 12 (PA 12) — que oferece resistência e flexibilidade geométrica superiores. É importante observar que as treliças aumentam drasticamente a relação área de superfície/volume das peças, o que pode afetar a longevidade ou durabilidade da peça se as equipes de produto estiverem trabalhando com materiais que oxidam rapidamente, como aços não inoxidáveis.

A segurança é outra consideração importante quando se trata de redução de peso. Muitas peças sólidas fornecem mais de suas características desejadas do que o necessário – um componente pode ser 100 vezes mais rígido do que precisa ser, por exemplo. A eliminação de material por meio da redução de peso poderia, por exemplo, diminuir a rigidez da mesma peça para 25 vezes o necessário (ou outro múltiplo menor).

Embora a peça ainda seja viável, as equipes de produto têm menos margem de manobra quando se trata de garantir a segurança e alcançar a conformidade. Como tal, a redução de peso pode afetar o desempenho da peça quando submetida a condições extremas – portanto, as equipes de produto devem sempre ter isso em mente.

A solução eficaz para peças leves

Ao remover estrategicamente o material de peças e componentes para reduzir seu peso total, os fabricantes podem tirar proveito de vários benefícios auxiliares, incluindo maior eficiência de peças, economia significativa de custos e opções de material expandidas.

Embora historicamente usado para melhorar a eficiência de combustível dos veículos, mais setores de mercado do que nunca estão aproveitando a prática - na verdade, o mercado de materiais leves deve valer US$ 243 bilhões até 2023. O mercado de bens de consumo embalados em particular pode se beneficiar redução de peso – e possivelmente até ajudar a apoiar causas como a redução do uso de plásticos descartáveis.

No entanto, o processo de redução de peso pode exigir um alto grau de conhecimento técnico - o que significa que as equipes de produto que esperam reduzir custos e maximizar a eficiência por meio da redução de peso fariam bem em fazer parceria com uma equipe de designers e engenheiros experientes como os da Fast Radius.

Nossa equipe de especialistas está à disposição para ajudar as equipes de produtos a encontrar os métodos mais eficientes, acessíveis e confiáveis ​​de produzir a peça que eles têm em mente. Do projeto ao atendimento, o Fast Radius é a solução confiável para qualquer necessidade de fabricação sob demanda. Entre em contato hoje para começar.

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