6 formas de reduzir os custos de desenvolvimento com a impressora 3D

A maioria dos desenvolvedores de produto e engenheiros adquiriu grande conhecimento sobre impressão 3D ao longo dos anos. Também conhecido como fabricação de aditivos, o termo abrange uma gama de tecnologias, assim como modelagem de deposição fundida baseada em filamento (FDM) que cria protótipos de plástico, processos de cura a laser que fazem peças de resinas fotopolímeras, e máquinas de fusão em pó que produzem componentes metálicos e plásticos totalmente densos.

Todos oferecem um grande potencial para reduções de custo na criação de protótipos. Duas dessas tecnologias – sinterização a laser seletiva (SLS) e sinterização a laser de metal direta (SLMD) – podem reduzir os custos através da produção acelerada; redução de custos de ferramentas e trabalho em processos; menos desperdício; e peças que permanecem fortes apesar de serem mais leves em peso. SLS e SLMD são especialmente importantes para aquelas milhares de empresas que são usuários finais dos objetos criados pela impressão 3D. Exemplos:

• A sonda Espacial Juno, da Lockheed Martin, atualmente em órbita em Júpiter, carrega uma dúzia de suportes de guia de onda impressos em 3D.
• A Activated Research Company usou a SLMD para desenvolver um novo projeto radical para seu microrreator catalítico de cromatografia a gás Polyarc, trazendo-o para o mercado em apenas 15 meses.
• A Raython usa impressora 3D para motores de foguete, aletas e componentes do sistema de controle para mísseis guiados, produzindo peças em horas, em vez de dias.
• A Boeing estabeleceu um recorde mundial em 2016 ao construir o maior item impresso em 3D jamais feito, um acessório usado na construção de seu avião 777, segundo as informações, reduzindo semanas no seu tempo de fabricação.
• A Brunswick Corporation usou a impressora 3D para grades de ar condicionado em seus iates Sea Ray, eliminando a necessidade de ferramentas descartáveis e acelerando o desenvolvimento do produto.

Nesses casos, os resultados incluíram melhor funcionalidade, menor peso, custos de fabricação reduzidos, e muitas vezes os três. Aqui estão seis considerações de projeto que fizeram esses benefícios possíveis:

1- Otimize o projeto

As peças impressas em 3D bem desenhadas seguem muitas das mesmas regras como aquelas feitas com moldagem por injeção. Use transições graduais entre superfícies adjacentes. Elimine grandes diferenças na seção transversal e volume parcial. Evite cantos agudos que frequentemente criam tensão residual na peça acabada. Observe que as paredes finas não suportadas não crescem muito altas, ou pode ocorrer flambagem ou deformação. Além disso, as superfícies com ângulos rasos tendem a ficar feias “como se fosse degraus de uma escada” que as torna impróprias para aplicações cosméticas – deixe-as planas sempre que possível.

2- Formas tradicionais

Os projetos de peças impressas em 3D mais complexos alavancam a capacidade do 3D de criar formas “orgânicas”, como favos de mel e matrizes complexas. Não tenha medo de usar essas formas, desde que isso crie uma peça mais leve e forte. Você também não deve ter medo de colocar furos – muitos deles – dentro do projeto da sua peça. Com fabricação normal, perfurar furos em um material sólido aumenta o custo e o desperdício das peças. Não é assim no mundo aditivo, onde mais furos significam menos pó e menos tempo de processamento. Lembre-se, os furos impressos em 3D não precisam ser redondos. Muitas vezes, um furo de forma elíptica, hexagonal ou de forma livre seria melhor para o projeto da peça e mais fácil de imprimir.

3- Considere os próximos passos no ciclo do projeto

Só porque você pode imprimir peças com muitos furos, não significa que você deva, especialmente se o plano é fazer muitas dessa peça posteriormente. Porque a impressão 3D oferece uma tremenda flexibilidade de projeto, é fácil colocar-se em uma encruzilhada ao não considerar como as peças serão fabricadas pós-prototipagem. Baseado nos nossos exemplos no começo dessa dica de projeto, um crescente número de empresas está achando a impressão 3D adequada para peças de uso final, mas muitas peças irão passar da impressão para usinagem, moldagem ou fundição à medida que os volumes de produção crescem. É por isso que é importante realizar um projeto para análise de fabricação no início do ciclo do projeto, garantindo uma produção econômica ao longo do ciclo de vida da peça.

4- Evite operações secundárias

Peças plásticas produzidas via SLS não precisam de estruturas de suporte durante o processo de construção, então o pós-processamento geralmente é limitado a explosão, pintura, fresagem e corte de furos, e usinagem de peças críticas. SLMD, por outro lado, frequentemente requer estruturas extensas para suportar e controlar o movimento da peça de metal – sem elas, as superfícies podem enrolar e deformar. Isso é especialmente verdade com geometrias suspendidas – formas em T largas, por exemplo, que requerem apoios de construção embaixo dos braços, e terá que ser usinado por exemplo, aumentando o custo e o tempo de execução. A história é parecida, mas menos dramática com o SL, onde os suportes de resina são facilmente removidos com um moedor de mão e uma lixa. Sempre que possível, a Proto Labs trabalhará para orientar as peças para reduzir essas saliências e outros recursos pouco amigáveis, mas os projetistas das peças podem ajudar ao minimizar seu uso, em primeiro lugar.

5- Veja as tolerâncias

Projetistas e engenheiros devem evitar “tolerar demais” suas peças – fazer isso pode forçá-las a serem construídas usando camadas mais finas (aumentando o tempo de construção e custo), e, em muitos casos, exigirá operações de usinagem secundárias para encontrar dimensões de impressão exageradas. E porque a impressão 3D oferece muitas oportunidades para redução de contagem parcial, há menos necessidade de ajustes super precisos entre as superfícies de montagem, apenas mais um exemplo de como essa tecnologia reduz os custos de fabricação.

6- Se atente a “Visão MACRO” da coisa

Peças impressas em 3D podem custar mais na frente, mas não deixe isso te assustar. Com essa tecnologia, você tem uma tremenda possibilidade redução de peso e maior integridade estrutural, custos de montagem menores, passagens internas para refrigeração ou fiação, e outros recursos da peça que não são possíveis com projetos de peças tradicionais. Além disso, tenha em mente que as fixações, moldes e outro tipos de ferramentas não são necessários com a impressão 3D, eliminando custos que podem não ser diretamente associados ao preço da peça individual. Concentrar-se no preço da peça, em vez da funcionalidade do produto e na “ Visão Macro” do processo, pode deixar você projetando as mesmas peças que você fez ontem, eliminando oportunidades de reduzir custos gerais de fabricação.

Faça o download do nosso livro Industrial 3D Printing for Dummies para aprender mais sobre projetos para processos de fabricação aditivos e como isso pode ser alavancado ao longo do desenvolvimento do produto.

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