Engenharia mecânica e impressão 3D – encaixa!
A impressão em 3D está a ser utilizada em cada vez mais áreas. Assim, pode ser utilizado não só para uso privado, mas também nos sectores industrial e médico. O mesmo se aplica às várias áreas da engenharia mecânica – incluindo a construção de veículos, máquinas-ferramentas, máquinas eléctricas e de trabalho, sistemas de transporte e tecnologia aeroespacial. Entretanto, já não é apenas utilizado para a produção de protótipos, mas está a evoluir para uma técnica de fabrico.
A percentagem de impressão em 3D na engenharia mecânica está a aumentar constantemente
De acordo com um inquérito conduzido pelo Grupo de Trabalho de Fabrico de Aditivos VDMA entre as suas empresas membros, cerca de metade das empresas de engenharia mecânica estavam a considerar introduzir o fabrico de aditivos ou já estavam a utilizar esta tecnologia em 2018. Dois anos antes, apenas oito por cento dos membros do VDMA inquiridos disseram que estavam a utilizar o fabrico de aditivos ou que confiariam nele no futuro. Muitas empresas estão agora também a estudar outras aplicações para a impressão 3D, e algumas já investiram montantes de cinco dígitos em sistemas correspondentes.
É particularmente notório que tanto o processamento de plásticos como de metais estão a ganhar popularidade. Cerca de metade das empresas inquiridas declarou que só utilizam a tecnologia no sector dos plásticos, a outra metade utiliza ambas as variantes. Cada segunda empresa também utiliza o fabrico de aditivos para a elaboração de protótipos, enquanto todas as outras também o utilizam para fabricar ferramentas, peças sobressalentes e séries de componentes. A impressão em 3D está assim a tornar-se cada vez mais uma parte integrante da engenharia mecânica. Isto é ainda mais acelerado por sistemas de produção seguros, uma gama de materiais em constante crescimento e o desenvolvimento de processos cada vez mais específicos.
Protótipo e produção em série
Os fabricantes mais renomados de impressoras 3D que podem ser utilizadas na engenharia mecânica incluem empresas como a EOS, hp, SLS Solutions e Stratasys. Permitem às empresas de engenharia mecânica produzir peças metálicas e plásticas de alta qualidade de forma rentável e rápida, mesmo em volumes mais elevados. Foram também fabricados componentes individuais destas impressoras 3D, incluindo caixas de interruptor de controlo para o EOS Formiga P 100 e funis em pó para o EOS Formiga P 110.
Particularmente na engenharia mecânica, é vantajoso poder fabricar componentes em pequenas quantidades. Neste sector em particular, há uma procura crescente de componentes personalizados e de produções pontuais. Na sua maioria, são componentes de metal ou plástico. A sua produção tradicional em pequenas quantidades é frequentemente demorada e pouco rentável. Por exemplo, as ferramentas de moldagem por injecção são frequentemente necessárias para componentes plásticos, que são caros e morosos de fabricar e, ao mesmo tempo, asseguram longos prazos de entrega. O fabrico de aditivos torna possível a produção de componentes complexos num curto espaço de tempo. Para tal, só devem estar disponíveis os dados de desenho CAD. Mesmo alterações de curto prazo podem ser implementadas melhor e, acima de tudo, mais rapidamente com a nova tecnologia.
Devido à estrutura em camadas da impressão em 3D, quase tudo é possível na construção de componentes individuais. Mesmo estruturas difíceis podem ser realizadas desta forma. Por exemplo, os componentes podem ter condutas de ar e linhas de fluidos e ter dobradiças. Ao mesmo tempo, está também disponível uma vasta gama de materiais e tecnologias. Exemplos incluem Deposição de Metal Laser (LMD), tecnologia PolyJet, Deposição de Energia Dirigida (DED), Impressão Selectiva a Laser (SLS) e Fusão Selectiva a Laser (SLM).
Estas empresas de engenharia mecânica já estão a utilizar a impressão em 3D
Nos países de língua alemã em particular, cada vez mais empresas de engenharia mecânica estão a recorrer à impressão em 3D. A Audi AG, por exemplo, utiliza impressoras 3D para produzir bicos de água que são instalados no motor W12, e a VW utiliza a tecnologia para produzir peças sobressalentes raramente necessárias para automóveis clássicos, entre outras coisas. A Airbus e a Boeing utilizam os processos para fabricar peças de aviões, tais como turbinas. A Siemens AG planeia fabricar lâminas para turbinas a gás utilizando o fabrico de aditivos. Estes devem resistir a temperaturas superiores a 1250 graus Celsius. O fabricante bávaro de peças de precisão MBFZ Toolcraft produz vários produtos para a indústria de semicondutores, tecnologia médica e aeroespacial, entre outros, e também utiliza várias tecnologias de impressão 3D para este fim.
Em franca ascensão – fabrico de aditivos na engenharia mecânica
A indústria inteligente está cada vez mais em ascensão. As pessoas falam frequentemente da Indústria 4.0. É de esperar que, entre outras coisas, sejam desenvolvidas fábricas em rede e talvez também máquinas falantes. A engenharia mecânica, em particular, beneficia consideravelmente do fabrico de aditivos e irá utilizá-los ainda mais no futuro. A sua grande vantagem – como já descrito acima – é que mesmo formas complicadas podem ser produzidas que não podem ser realizadas com fresadoras ou processos de fundição convencionais. Além disso, alguns dos componentes são significativamente mais leves, mas também mais estáveis. Os métodos de construção “optimizados em termos de produção” tornam-se assim “optimizados em termos de função”. O desenho do componente é então decidido pela função e não pela produção.
Até agora, as peças sobressalentes ainda têm muitas vezes de ser fabricadas utilizando técnicas convencionais e mantidas em stock. No entanto, a tendência é cada vez mais para a eliminação das capacidades de armazenamento. O fabrico de aditivos oferece agora também a possibilidade de produzir peças sobressalentes a pedido no processamento de metais. Para além da impressora 3D em si, só são necessários os ficheiros de desenho e o filamento correspondente.
Não apenas nas indústrias automóvel e aeroespacial, mas em todos os ramos da engenharia mecânica, um beneficia, entre outras coisas, de tempos de produção de componentes mais curtos e menor utilização de material, uma vez que o excesso de grãos em pó ou líquidos aditivos pode ser recolhido em recipientes apropriados e reutilizado no processo de impressão seguinte. Haverá certamente numerosos novos desenvolvimentos que nem sequer ousamos pensar hoje em dia.
