Projetando Jigs e Fixtures Usando Usinagem CNC e Impressão 3D

Jigs e fixtures frequentemente servem como ferramentas de manufatura de chão de fábrica que podem ajudar a agilizar a montagem de peças, criar processos de fluxo de trabalho eficientes, melhorar a qualidade geral de manufatura, ajudar a reduzir custos de produção e automatizar o trabalho.

Este post analisa a diferença entre jigs e fixtures. Embora jigs e fixtures sejam mais comumente produzidos usando usinagem CNC, este post também explora como a impressão 3D de nível industrial (manufatura aditiva) pode ser uma excelente opção ou alternativa à usinagem quando jigs e fixtures irregulares, intrincados ou menores são necessários.

Jigs Ajudam Processos Manuais

Fabricantes podem usar vários tipos de jigs para uma variedade de tarefas dentro de equipamentos de manufatura, mas, essencialmente, um jig segura e guia a posição de uma ferramenta para realizar uma tarefa de manufatura. Buchas de furação são um bom exemplo, ajudando a guiar uma broca através de uma peça de trabalho para manter posicionamento e ângulo precisos. Uma bucha de furação pode levar a trabalho de maior qualidade e também aumentar a velocidade de manufatura.

Fixtures Ajudam Processos Automatizados

Em vez de guiar uma ferramenta de manufatura, fixtures seguram uma peça de trabalho em uma posição, orientação ou localização segura. Um exemplo comum de usinagem é o fixture no qual um bloco de matéria-prima é fixado dentro de uma máquina CNC. Fixtures são ferramentas de manufatura chave que permitem automação. Uma linha de montagem de automóveis, por exemplo, é possibilitada pelos fixtures que seguram e movem carros através do processo de soldagem e montagem. Adicionalmente, eles são frequentemente usados para segurar um produto no lugar para escaneamento óptico e a laser para avaliar qualidade de manufatura. De fato, você teria dificuldade em encontrar um processo industrial automatizado que não envolva fixtures.

Combinando Jigs e Fixtures

Usar jigs e fixtures juntos ajuda a alcançar precisão de manufatura para produtos funcionarem corretamente. Exemplos? Considere portas, armários e prateleiras. Os furos para a maçaneta, tranca e dobradiças da porta requerem colocação precisa e orientação para furação. O mesmo se aplica a armários com cortes de cauda de andorinha ou furos de prateleira nos lados do armário. Sem jigs e fixtures, livros deslizariam das prateleiras, gavetas seriam frágeis, portas não fechariam corretamente... bem, você entende a ideia.

Como mencionado, usinagem é o processo de manufatura mais comum para criar jigs e fixtures. Para considerações e diretrizes de design, a Protolabs é capaz de manter tolerâncias de ±0,127 mm (±0,005 pol.).

Finalmente, nem todos jigs e fixtures precisam ser feitos de metal. Em muitos casos, plástico pode reduzir custos e atender seus requisitos de desempenho.

Opções de Impressão 3D para Jigs, Fixtures

Além da usinagem, a impressão 3D de nível industrial também pode ser uma opção viável para jigs e fixtures, e, novamente, tanto em metal quanto em plástico. Isso é especialmente o caso quando a geometria é muito difícil ou custosa para usinar. A chave é escolher qual tecnologia se encaixa melhor para uma aplicação particular.

A regra geral é: se pode ser usinado em CNC de 3 eixos, deve ser usinado. Fixtures usinados geralmente têm acabamentos de superfície superiores, materiais mais fortes e maior precisão. Além disso, para séries de volume mais baixo, custos e prazos de entrega são aproximadamente os mesmos que a impressão 3D.

Como mencionado, a impressão 3D entra em ação quando jigs e fixtures têm formas irregulares ou complexas ou são menores que o normal. Além disso, quando produzindo múltiplos jigs e fixtures, a impressão 3D pode ser uma boa maneira de manter custos baixos.

Uma de nossas dicas de design recentes descreve qual dos nossos processos de impressão 3D se encaixa melhor para aplicações particulares de jig/fixtures.

Para jigs e fixtures de plástico, estereolitografia (SL) é uma opção popular para construir jigs e fixtures menores e complexos, devido ao excelente acabamento de superfície possível nos componentes finais. Sinterização seletiva a laser (SLS) é usada mais regularmente para jigs e fixtures maiores, produzindo peças duráveis e precisas que são mais fortes que as feitas com SL. SLS também oferece um volume de construção maior, mas as peças terão acabamento rugoso e carecerão de detalhes finos. Multi Jet Fusion também está se tornando cada vez mais popular para produzir jigs e fixtures — produzindo protótipos funcionais de náilon e peças de produção de uso final em tão pouco quanto um dia.

Para jigs e fixtures de metal impressos em 3D, sinterização a laser direta de metal (DMLS) pode produzir itens extremamente duráveis. Superfícies DMLS, porém, tendem a ser rugosas e prazos de entrega são mais longos devido a requisitos de pós-processamento.

Como sempre, com qualquer uma de nossas dicas técnicas, sinta-se à vontade para contatar um de nossos engenheiros de aplicações em 877-479-3680 ou ADMIN@MFGROBOTS.COM com dúvidas ou para discutir opções ou obter conselhos. Para iniciar seu próximo projeto de design hoje, simplesmente faça upload de um modelo CAD 3D para uma cotação interativa em horas.