5 equívocos sobre o custo da impressão 3D de metal

Na Stratasys Direct Manufacturing, nossos engenheiros de projeto geralmente recebem a pergunta:O que afeta os custos dos pedidos de metal impressos em 3D? O tamanho e a geometria da peça afetam compreensivelmente o preço, mas há outros detalhes que podem alterar o custo dos serviços de impressão 3D. Às vezes, há equívocos sobre manufatura aditiva de metais (MA) que podem desencorajar designers e engenheiros de buscar a tecnologia.

Dividimos cinco equívocos sobre o que afeta o preço de peças de metal aditivas e no que focar para garantir peças econômicas.

1. Projetando para o processo de AM

A geometria da peça é frequentemente o maior fator de custo em um projeto de impressão 3D. O design determina o tamanho, a complexidade e a quantidade de material necessária para a peça. A prática de engenharia Design for Additive Manufacturing (DFAM) é utilizada por engenheiros para simplificar e otimizar produtos para fabricação com tecnologia AM. Sem as restrições tradicionais e de fabricação, projetos complexos são mais econômicos com AM.

Além disso, a geometria de uma peça impressa em 3D influencia o número de suportes necessários e a quantidade de material de suporte usado para fabricar seu projeto afeta o preço. Projetos com ângulos autoportantes (geralmente em torno de 45 graus ou mais) usam menos material de suporte e podem ajudar a reduzir tanto as despesas de material quanto o tempo de construção. Quanto mais suportes, maior o preço de uma peça.





A orientação da peça também desempenha um papel crucial no número de suportes necessários. A reorientação pode reduzir drasticamente a quantidade de material necessária para os suportes, reduzindo assim os custos. Determinar a orientação ideal é um equilíbrio entre o custo e a integridade de uma peça; por exemplo, construir horizontalmente no plano XY para economizar custos pode resultar na perda de definição de recursos, suportes presos e ainda pior; uma peça inutilizável porque se deformou fora da tolerância.

Ao projetar para AM, lembre-se:

• Projete para a função com impressão 3D em vez de se preocupar com restrições de ferramentas
• A complexidade não é o fator de custo no processo aditivo
• Otimize seu design com ângulos autoportantes (geralmente em torno de 45 graus ou mais)
• Utilize uma forma de lágrima para passagens internas para evitar suportes
• Projete para desempenho e consolidação de peças para reduzir o número de componentes de montagem necessários para a construção

Saiba mais sobre o DFAM baixando nosso guia de design para DMLM »

2. Escolhendo seu material de liga metálica

Outro grande fator de custo é qual material de metal AM você escolhe para seu projeto. De alumínio fundido a metais mecanicamente avançados como a liga de níquel 718, há uma variedade de materiais para atender a uma variedade de necessidades de aplicação. Muitos metais custam mais devido às suas propriedades de desempenho, como resistência química, biocompatibilidade e compatibilidade com oxigênio líquido.

Pode ser tentador escolher uma superliga ou metal de alta resistência, mas se sua aplicação for necessária apenas para testes de ajuste ou função ou a peça for utilizada apenas para uma única operação, você deve considerar materiais mais econômicos. Metais aditivos como aço inoxidável 316L e alumínio AlSi10Mg são perfeitos para protótipos de baixo custo e ainda oferecem boas propriedades térmicas e resistência.

3. Equilibrando volumes com custos

Quando seu projeto requer volumes menores (normalmente 1 - 1.000), a impressão 3D é uma boa opção de fabricação. Torna-se um ajuste ainda melhor se cada parte do projeto for personalizada. Uma alta mistura de peças devido à serialização ou outras distinções é mais econômica para fabricar sem as restrições tradicionais de fabricação. Desenvolver as ferramentas ou padrões para um projeto de baixo volume com customização seria muito caro.

Por exemplo, o Dr. Dana Piasecki e sua pequena empresa DanaMed™ desenvolveram um dispositivo cirúrgico exclusivo chamado Pathfinder™ ACL Guide. A ferramenta é especificamente moldada para corresponder à anatomia de um joelho com seis versões separadas para acomodar o tamanho do joelho de um paciente e as diferenças do joelho direito e esquerdo. A DanaMed fabricou as peças com DMLM em Nickel Alloy 718, encontrando a impressão 3D cerca de 97% mais barata por peça quando comparada à microfusão na quantidade desejada de ferramentas.

Leia mais sobre o Pathfinder da DanaMed »

4. Operações secundárias e pós-processamento

Críticos para a produção de peças metálicas aditivas são os pós-processos utilizados para atender às especificações do cliente. À medida que novas aplicações e materiais para metais aditivos são desenvolvidos, os recursos de pós-processamento também se expandem para atender aos acabamentos desejados e aos recursos críticos dos componentes. Alguns clientes estão preocupados que as peças metálicas de impressão 3D sejam fracas e precisem de muitas operações secundárias para reforço. Mas geralmente, as peças DMLM alcançam ótimos resultados com propriedades mecânicas acima dos componentes de grau de fundição e desempenho em propriedades forjadas.

A Stratasys Direct oferece tratamentos térmicos, usinagem, recozimento, bem como jateamento básico de mídia ou acabamento de máquina desde a construção (250-350 μin RA) até um polimento espelhado ou outro acabamento especificado. Essas operações podem ser necessárias se suas peças tiverem requisitos mais altos, mas alguns protótipos ou componentes não estruturais/de suporte de carga podem não exigir processos secundários. É melhor acessar se o pós-processamento for necessário ou se você puder utilizar uma peça construída para economizar custos gerais.

Saiba mais sobre o pós-processamento disponível para peças DMLM »

5. Operações de inspeção e garantia de qualidade

As peças fabricadas aditivamente podem ser fortemente examinadas em uma empresa que está começando a integrar a AM em seu desenvolvimento de produtos. Para aliviar preocupações internas, projetistas e engenheiros podem optar por mais inspeções e qualificações do que o necessário. Uma inspeção 100 por cento pode ser necessária, mas muitas vezes aproveitar a amostragem estatística e os fatores críticos para sua inspeção pode aliviar os custos associados às funções de CQ.

Inspeção e qualificação podem ser operações dispendiosas, especialmente porque aumentam o tempo de execução do projeto. Sugerimos que cada cliente avalie que tipo de operações de inspeção você precisa para sua aplicação. Embora algumas inspeções de qualidade possam ser necessárias dependendo dos requisitos da indústria e da aplicação, nem todas as inspeções podem ser necessárias para protótipos funcionais menores.

Quando estiver pronto para iniciar seu projeto DMLM, lembre-se dessas cinco coisas e consulte um engenheiro de projeto para garantir o melhor equilíbrio entre desempenho e custos da peça.