Como projetar para a fabricação de aditivos: os especialistas dão seus conselhos!

como sabe, uma peça de maquinagem não é concebida da mesma forma que uma peça impressa em 3D: cada processo de fabrico está associado a uma técnica de design. Na fabricação de aditivos, existem regras de design e ferramentas muito específicas que lhe permitirão criar um design otimizado, pronto para impressão 3D. Estes métodos são geralmente agrupados sob o termo Design para a Fabricação Aditiva (DfAM) – desenvolvido para otimizar o desempenho funcional da parte, tanto quanto possível, mas também o seu custo, confiabilidade, e outras ciclo de vida do produto considerações. Várias técnicas são usadas hoje, como design generativo, otimização de topologia ou a criação de estruturas de retículos. Como escolher o método de design certo para otimizar todo o processo de design de uma peça impressa 3D? Pedimos a três peritos de fabrico de aditivos a sua opinião sobre o assunto!

para responder às questões relacionadas com a DfAM, fizemos algumas perguntas a Ravi Kunju, SVP, Strategy and Business Development at Altair; Daniel Pyzak, Director, EMEA CATIA Competency Center at Dassault Systèmes; e por último, mas não menos importante, Peter Rogers, especialista em produtos APAC para a produção de aditivos na Autodesk.

Ravi Kunju
Daniel Pyzak
Peter Rogers

o Que dita o que DfAM técnica é utilizada?

para algum contexto, a DfAM surgiu devido à enorme liberdade de design e capacidades únicas fornecidas pelas tecnologias AM, ao contrário de métodos tradicionais como a usinagem CNC, onde alguns projetos são simplesmente impossíveis de fabricar. Peter Rogers elabora sobre este ponto: “para aditivo, a pergunta ‘podemos fazer isso?”é muitas vezes respondida por um “sim”. Embora seja viável fazer algo, não significa que deve ser feito dessa forma. As equipes de produção e fabricação estão construindo sua compreensão das melhores práticas em torno de AM.”

para começar, é importante lembrar que a(S) técnica (s) de design escolhida (s) dependerá da tecnologia utilizada. Ravi Kunju é bastante claro: “é o processo que dita como uma parte é preparada e como ela é concluída.”Se você possui uma impressora 3D FDM, você não vai criar sua parte da mesma forma como se você tivesse uma impressora 3d metal ou SLS. A partir da própria tecnologia, você evitará certos erros e isso lhe permitirá otimizar melhor seu acabamento de superfície, maximizar as propriedades mecânicas de sua parte e facilitar a sua limpeza, o que por sua vez significa economizar tempo, material e dinheiro. Daniel Pyzak da Dassault acrescenta: “há um monte de regras a seguir durante a fase de projeto para obter um projeto adequado para impressão 3D: essas regras dependem fortemente da máquina (Tamanho de capacidade, tipo de tecnologia, material, etc.) “

Tome, por exemplo, a impressão em metal 3D e, mais precisamente, a tecnologia de fusão de bancos de pó Laser. Ravi Kunju explica: “por exemplo, em um processo seletivo de fusão a laser para imprimir metal, uma estrutura de suporte é necessária quando a impressão de superfícies que estão abaixo de 45 graus. Caso contrário, a qualidade da superfície virada para baixo pode ser muito pobre. As estruturas de apoio são dispendiosas de imprimir e remover, tendo em conta que têm de ser subtraídas da parte final. A melhor abordagem é criar projetos que tenham estruturas de suporte mínimas. Deve-se adicionar uma restrição para garantir que a estrutura que é gerada tem superfícies bem acima do ângulo de 45 graus a partir da horizontal.”Minimizar o número de suportes é, portanto, um passo importante na DfAM, um ponto que também pode ser aplicado a outras tecnologias de Impressão 3D.

Design para a Fabricação Aditiva

Peter Rogers explica que uma excitante nova tecnologia pode comparar os resultados se utilizar a impressão em 3D, 2.5, 3, 5 eixos de usinagem e fabricação de outros métodos para determinar quais peças são adequados para AM | Créditos: Autodesk

o Que são o Projeto de Fabricação de Aditivos técnicas?

compreender como uma parte será usada e qual é o seu propósito é de importância fundamental ao escolher qual(S) técnica (s) de design aplicar – em outras palavras, DfAM é uma ótima maneira de adicionar funcionalidade. Peter Rogers explica em mais detalhes: “por exemplo, há um forte foco no design generativo e otimização de topologia para a aviação e missões aeroespaciais-partes críticas, que em parte decorre da exigência de ser capaz de fazer inspeções fáceis de rachar. Com reticulados, as seções internas não podem ser facilmente inspecionadas, o que significaria que as desvantagens em curso superariam os benefícios. No entanto, em dispositivos médicos, a forma é relativamente definida no lugar, e os reticulados são mais funcionais para osseointintegração, então a maioria DfAM é feito usando latticing.”

você provavelmente já ouviu falar de otimização topológica e design generativo antes. Na verdade, ambas as técnicas são frequentemente associadas. Daniel Pyzak explica: “Eles são tecnologias de design para engenharia leve servindo múltiplos processos de fabricação: moagem, fundição e fabricação de aditivos.”Em suma, o objetivo final do design generativo é chegar a um design que atenda aos requisitos de desempenho melhor, mais rápido e mais leve, usando métodos computacionais e recursos à mão. A otimização de topologia não é outra coisa que um método de design generativo comprovado que é focado na otimização da distribuição de materiais usando métodos numéricos de som. As formas otimizadas que você obtém da otimização topológica são muitas vezes impossíveis de fabricar usando processos tradicionais. No entanto, Ravi Kunju acrescenta que pode ser caro, demorado e até mesmo sub-ideal para alterar projetos e explorar cada variação infinitamente. “Se houver muitas restrições, talvez nunca se chegue a uma solução ideal. Existem muitas técnicas e métodos numéricos disponíveis para conduzir os projetos, tais como DOE (design of experiments), métodos estocásticos, algoritmos genéticos, redes neurais, etc., todos eles têm os seus pontos fortes e fracos e podem ser classificados como estudo de concepção e síntese (DSS).”

Design For Additive Manufacturing

Thanks to Altair’s software solutions, AP Works (an Airbus subsidiary) designed a 3D printed frame for its motorcycle. Com a topologia de otimização, eles foram capazes de reduzir o peso final da peça por 30% | Créditos: Altair

Finalmente, nossos especialistas focada no conceito de estruturas treliça, que é uma forma de otimização, uma vez que visa reduzir o peso de uma peça, mantendo a sua integridade estrutural. O Latticing funciona através da criação de uma rede de malhas e nós que são muitas vezes comparados a uma estrutura de favos de mel, um projeto que é difícil de obter usando métodos de fabricação tradicionais. As vantagens de tal projeto são muitas, mas o principal ponto a lembrar é que eles oferecem uma razão de força ideal para o peso. Tal técnica também oferece absorção de choque e proteção de impacto, particularmente interessante no ciclismo, por exemplo.

Design for Additive Manufacturing

Example of a lattice structure designed using Dassault Systèmes ‘ CATIA software | Credits: Dassault Systèmes

Qual é o impacto das técnicas da DfAM no pós-processamento?

para a maioria dos usuários, o pós-processamento é muitas vezes considerado um processo demorado e difícil. É por isso que é importante minimizar estes passos tanto quanto possível, desde o início do processo de design. Ravi Kunju explica que existem três tipos principais de pós-tratamento para impressão 3D: térmica, mecânica e Termomecânica. “Pós-processamento térmico alivia a parte do stress residual e, em alguns casos, altera a estrutura do grão. O pós-processamento mecânico remove a estrutura de suporte, e furos de acabamento/broca/moinho, etc. Pós-processamento termo-mecânico poderia ser como prensagem iso-estática quente (quadril).”

na verdade, Daniel Pyzak aconselha a redução do número de suportes de Impressão 3D (ou mesmo eliminá-los), especialmente na fabricação de aditivos metálicos. Ele acrescenta: “outra maneira é integrar esses suportes (este é o trabalho do designer, não o do operador da máquina) no projeto da própria peça. Aqui, não há necessidade de removê-los! Hoje, há muito poucas partes sendo projetadas desta forma, mas é definitivamente uma ideia promissora.”

Projeto para Fabricação de Aditivos

Outro exemplo de resultados de generative design, consolidando 8 componentes em 1 parte | Créditos: Autodesk

Peter Rogers conclui: “Trazendo na manhã do conhecimento tão cedo no projeto inicial do processo será a chave para a melhor aproveitando o hardware. Em grandes organizações que podem ser difíceis, então a criação de um grupo de trabalho com pessoas de várias origens pode ajudar a encontrar novas e inovadoras maneiras de melhorar as peças e transformar o que foi originalmente implementado como tecnologia de “liderança do pensamento” em uma tecnologia de produção insubstituível.”

*créditos da capa: HP / Motus

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado.