5 Mitos Comuns Sobre Custos de Impressão 3D de Metal — Desmistificados

Na Stratasys Direct Manufacturing, nossos engenheiros de projeto frequentemente recebem a pergunta: O que afeta os custos de pedidos de metal impresso em 3D? Tamanho e geometria da peça compreensivelmente afetam o preço, mas existem outros detalhes que podem alterar o custo dos serviços de impressão 3D. Às vezes, existem concepções errôneas sobre manufatura aditiva de metal (AM) que podem desencorajar projetistas e engenheiros de buscar a tecnologia.

Dividimos cinco concepções errôneas do que afeta o preço de peças de metal aditivo e no que focar para garantir peças custo-efetivas.

1. Projetando para o Processo AM

A geometria da peça é frequentemente o maior fator de custo em um projeto de impressão 3D. O design determina tamanho, complexidade e a quantidade de material necessária para a peça. A prática de engenharia Design para Manufatura Aditiva (DFAM) é utilizada por engenheiros para simplificar e otimizar produtos para manufatura com tecnologia AM. Sem as restrições tradicionais de manufatura, designs complexos são mais custo-efetivos 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 usada para fabricar seu design impacta o preço. Designs com ângulos auto-sustentáveis (geralmente em torno de 45 graus ou mais) usam menos material de suporte e podem ajudar a reduzir tanto despesas de material quanto 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 portanto os custos. Determinar a orientação ideal é um equilíbrio entre custo e a integridade de uma peça; por exemplo, construir horizontalmente no plano XY para economizar custo pode resultar em perda de definição de característica, suportes presos, e até pior; uma peça inutilizável porque deformou fora de tolerância.

Ao projetar para AM, lembre-se:

• Projete para função com impressão 3D em vez de se preocupar com restrições de ferramental
• Complexidade não é o driver de custo no processo aditivo
• Otimize seu design com ângulos auto-sustentáveis (geralmente em torno de 45 graus ou mais)
• Utilize formato de gota 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 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 um alumínio de grau de fundição a metais mecanicamente avançados como Liga de Níquel 718, existe uma gama 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 é apenas necessária para testes de ajuste ou função ou a peça será utilizada apenas para uma única operação, você deve considerar materiais mais custo-efetivos. Metais aditivos como aço inoxidável 316L e alumínio AlSi10Mg são perfeitos para protótipos de menor custo e ainda oferecem boas propriedades térmicas e resistência.

3. Equilibrando volumes com custos

Quando seu projeto requer volumes menores (tipicamente 1 - 1.000), a impressão 3D é uma boa opção de manufatura. Torna-se um ajuste ainda melhor se cada parte do projeto for personalizada. Uma alta mistura de peças devido a serialização ou outras distinções é mais custo-efetiva para fabricar sem restrições tradicionais de manufatura. Desenvolver o ferramental ou padrões para um projeto de baixo volume com personalização seria altamente caro.

Por exemplo, Dr. Dana Piasecki e sua pequena empresa DanaMed™ desenvolveram um dispositivo cirúrgico único 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 de joelho direito e esquerdo. DanaMed fabricou as peças com DMLM em Liga de Níquel 718, encontrando a impressão 3D cerca de 97% mais barata por peça quando comparada à fundição de investimento da quantidade desejada de ferramentas.

Leia mais sobre o Pathfinder da DanaMed »

4. Operações secundárias e pós-processamento

Crítico para a produção de peças de metal aditivas são os pós-processos utilizados para atender às especificações do cliente. À medida que novas aplicações e materiais para metais aditivos são desenvolvidos, as capacidades de pós-processamento também se expandiram para atender acabamentos desejados e características críticas de componentes. Alguns clientes estão preocupados que peças de metal impressas em 3D são fracas e precisam de muitas operações secundárias para reforço. Mas, geralmente, peças DMLM alcançam ótimos resultados com propriedades mecânicas acima de componentes de grau de fundição e desempenho em propriedades de forjados.

A Stratasys Direct oferece tratamentos térmicos, usinagem, recozimento, bem como jateamento de mídia básico ou acabamento de máquina de as-built (250-350 μin RA) até um polimento espelhado ou outro acabamento especificado. Estas operações podem ser necessárias se suas peças têm requisitos mais altos, mas alguns protótipos ou componentes não estruturais/de não carga podem não requerer processos secundários. É melhor avaliar se o pós-processamento é necessário ou se você pode utilizar uma peça as-built para economizar custos gerais.

Saiba mais sobre pós-processamento disponível para peças DMLM »

5. Operações de inspeção e garantia de qualidade

Peças fabricadas aditivamente podem ser fortemente examinadas em uma empresa que está começando a integrar AM em seu desenvolvimento de produto. Para acalmar preocupações internas, projetistas e engenheiros podem optar por mais inspeções e qualificações do que o necessário. Inspeção de 100% pode ser necessária, mas muitas vezes alavancar amostragem estatística e fatores críticos para sua inspeção pode aliviar custos associados a funções de QC.

Inspeção e qualificação podem ser operações custosas, especialmente porque adicionam ao tempo de entrega 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 de indústria e aplicação, nem todas as inspeções podem ser necessárias para protótipos funcionais menores.

Quando você estiver pronto para iniciar seu projeto DMLM, mantenha estas cinco coisas em mente e consulte um engenheiro de projeto para garantir o melhor equilíbrio entre desempenho da peça e custos.