O que está tomando forma com a manufatura aditiva e a robótica?

Cada vez mais utilizada pelos setores industriais e mudando radicalmente a forma como muitos produtos são fabricados, a manufatura aditiva (AM) continua a ser uma força motriz para a produção e prototipagem de manufatura avançada. Espera-se que cresça a uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 20,8% até 2030, este processo de utilização de dados de design digital para criar com sucesso objetos tridimensionais sólidos através da fusão de camadas de material [impressão 3D (3DP)] permite muito de flexibilidade no processo produtivo, continuando a impactar o cenário industrial.

Quer se trate de ferramentas para compósitos, protótipos de aeronaves ou peças de automóveis, os projetos de produtos que antes eram considerados muito complexos estão agora se tornando uma realidade, graças à tecnologia 3DP mais precisa e confiável. Avanços no controle de movimento, conversão de energia e robótica estão ajudando a expandir o escopo da AM, permitindo a criação rápida de objetos sofisticados e duráveis ​​por meio de métodos como fusão seletiva a laser (SLM), modelagem por deposição fundida (FDM) e jato de ligante.

As impressoras 3D de mesa básicas e aquelas com motores de passo em escada estão dando lugar às impressoras 3D servo-controladas com feedback de alta resolução, permitindo controle de posição, velocidade e torque em alta velocidade. Robôs de seis eixos com poucas limitações em possíveis ângulos de impressão e sistemas robustos de pórticos para impressão de grandes estruturas também estão sendo incorporados para complementar esse processo, fazendo com que os fabricantes olhem novamente para as possibilidades que esse processo e tecnologia podem trazer.

AM é ideal para reparar peças antigas, personalizar peças de produção ou prototipar/modelar peças novas para fabricantes que precisam de peças ou acessórios únicos. As empresas podem usar 3DP como parte de seu processo de projeto de engenharia, ferramentas e fabricação interna de geometrias exclusivas.

Produção flexível – A fabricação em pequena escala prospera com a adaptação e o aproveitamento da liberdade de design. A capacidade do 3DP de incorporar mais de uma centena de materiais diversos e produzir praticamente qualquer formato torna-o um item obrigatório para lojas de fábricas. Os projetistas podem reduzir as peças individuais usadas em uma montagem, eliminando possíveis pontos de falha para aumentar a durabilidade.

Redução de custos – O processo aditivo exige menos mão de obra e reduz a matéria-prima utilizada, economizando recursos valiosos e dinheiro. Por exemplo, imprimir apenas a parte primária da peça elimina o desperdício de usinar uma pequena porcentagem da matéria-prima, em vez de usinar a maior parte do material desnecessário de um tarugo de metal. Os sistemas típicos de braço robótico AM de arco de arame (WAAM) também podem ser mais baratos do que as impressoras AM à base de pó. O Centro de Fabricação Avançada (CAM) da Escola de Engenharia Viterbi da Universidade do Sul da Califórnia (USC) tem usado o WAAM para essa mesma pesquisa, ao mesmo tempo que reduz o tempo e o custo de diversas peças e ferramentas.

Eficiência de produção – Com cadeias de fornecimento lentas, o 3DP oferece uma alternativa acessível e oportuna à espera de semanas pela chegada de peças tão necessárias ao local de produção, especialmente para peças personalizadas de quantidade 1. AM exige muito menos tempo de inatividade, ajudando os fabricantes a produzir peças ou ferramentas sob demanda, mantendo o rendimento para entrega no prazo e prazos de projeto.

Considerações sobre materiais – A variedade de materiais compatíveis disponíveis para 3DP também ajuda a otimizar esse processo. Do plástico ao gesso, existem opções viáveis ​​para atender a requisitos exclusivos de aplicação.

Popular no uso de robôs, o WAAM usa fio de enchimento de metal em um processo de soldagem a arco de metal a gás (GMAW) para produzir estruturas de aço conformadas. Competindo com os processos tradicionais de laser, novos métodos oferecem maior resolução, substituindo o uso de pó metálico por fio, facilitando um produto final mais suave e com menos linhas. Cabeças de impressão aprimoradas de alta precisão e alta deposição exigem pouco acabamento e polimento, permitindo também peças de alta qualidade.

Soluções de inovação – Para auxiliar o processo aditivo, plataformas de programação offline com software 3DP funcionam como elo entre o modelo digital e o modelo real criado. Conhecidas como software fatiador 3DP, essas plataformas ajudam a transformar o modelo digital em instruções de impressão, chamadas código G.