Breve análise da geometria de fabricação de peças, aplicações e processos de fabricação 3D

Olá leitor, este texto tem a intenção de colaborar com os processos de fabricação 3D e sobre as limitações que devem ser levadas em consideração no processo de criação de peças a partir de estruturamento 3D, pois, pode parecer que não existe limitação quando você é apresentando a este mundo, mas elas existem como em qualquer outro projeto.

Ao decorrer do post, abordaremos os processos de criação de peças de acordo com suas aplicações e as suas limitações perante a produção independentemente das ferramentas para criação do design.

Apesar da manufatura 3D ser uma ferramenta da criação extremamente poderosa, existem diferentes recursos que podem ser usados e com eles diferentes restrições na hora de colocar o projeto em prática.

 

O processo computadorizado X a realidade impressa

Afirmamos verdadeiramente que o design projetado irá se tornar uma peça física, a qual provavelmente será destinada para uso em algum processo, este tanto diário quando industrial. Damos asas a imaginação ao projetar em nossos computadores pois é nula a ação de qualquer lei da física sobre aquele objeto neste momento e sabemos que podemos elaborar qualquer coisa.

Situação esta que é revertida após o envio para impressão da mesma, pois agora ela existindo em mundo real, está sob a ação de várias leis da física as quais somos obrigados a respeitar. Podemos desenvolver qualquer coisa em 3D, porém no momento de impressão a situação muda drasticamente.

Existem infinitos tipos de processos e procedimentos que podem ser usados para dar vida a peça, mas sempre devemos levar em consideração vários fatores para tal. Abaixo temos o exemplo de alguns deles:

  • Nível de detalhes;
  • Tipo de material que será utilizado;
  • Aplicação para que a peça foi projetada;

 

 

Analisando a geometria de uma peça

Sabemos que os processos utilizados para a fabricação via manufatura aditiva, ou 3D como popularmente é chamado. Como é de se imaginar, precisamos de um tipo de suporte para depositar o material, o que faz com que efetuemos a criação de camadas as quais por sua vez são utilizadas como base para a impressão.

Devemos analisar alguns fatores antes de começar de fato a projetar, tais como a espessura da parede, o nível de detalhes e principalmente o material que será utilizado, pois este sofrerá muitas alterações físicas.

Uma das boas práticas de construção de peças é sempre imaginar a aplicação no seu local de utilização e garantir que aquele é o melhor projeto para o determinado ambiente. Também podemos verificar para limitar as saliências desnecessárias de um modelo, pois camadas impressas sobre um suporte geralmente possuem mais elevações na estrutura necessitando de mais cuidado ao acabamento.

Sabemos que o suporte geralmente terá um impacto prejudicial na aparência de uma peça, com exceção do jato de material onde é necessário um pós-processamento para melhorar o acabamento da superfície após a remoção do mesmo.

 

Podemos otimizar a quantidade de material “jogado fora” ao criar um suporte, porém também devemos atentar em com efetuar a remoção do material excedente, o que em alguns processos é simples, mas para outros métodos de impressão 3D voltados principalmente para processos industriais, a remoção de uma impressão é um processo bastante técnico o qual envolve a extração precisa da impressão enquanto ela ainda está envolvida no material ou fixada na placa de impressão

Contudo devemos focar não somente na criação da peça, mas principalmente em sua aplicação efetuando a análise correta sobre sua geometria e sobre sua aplicação.

 

Aplicação correta do conhecimento

Temos consciência que a manufatura aditiva é um modelo de criação de peças em que camadas de um material são construídas para criar um objeto após a modelagem em um programa. Embora existam muitas tecnologias diferentes de impressão 3D, mesmo o processo final sendo um protótipo rápido ou uma parte funcional final que irá ser utilizada em industrias, o processo geralmente não muda agressivamente.

O estudo da aplicação da peça é extremamente importante, com ma manufatura 3D quebramos diversas barreiras de projetos entretanto ainda existem algumas as quais impossibilitam a utilização de modelos 3D para alguns fins industriais, por exemplo se tivermos uma peça muito grande a qual não pode ter emendas.

 

Pequenos detalhes grandes mudanças

Devemos ter em  mente ao projetar uma peça para ser impressa em 3D alguns fatores importantes.  Entre eles está a  a espessura da parede. Cada processo de impressão 3D pode produzir recursos com precisão que são finos até certo ponto, pois como já comentamos antes, existem limites para determinadas aplicações.

Por exemplo, ao criar uma engrenagem modelando ela em um programa computacional de sua preferência, você decidiu usar uma parede no projeto que é inferior a 0.5mm. Então novamente a caráter de testes decidiu imprimir em 3D em escala reduzida. Ao terminar a impressão percebeu que no seu programa a simulação teve um resultado, já na vida real foi outro. Os programas de modelagem 3D nos permitem modelar qualquer coisa, mas você encontraria várias situações adversas ao tentar efetuar a impressão em 3D, pois neste caso a espessura é extremamente pequena, fazendo com que o material não suporte.

Como boa prática, projetistas sugerem adicionar espessura aos seus modelos já na criação. Paredes com espessuras superiores a 0,8 mm podem ser impressas com sucesso em todos os processos, evitando sustos e gastos desnecessários.

Existe também a questão que é por diversas vezes subestimada ao criar ou projetar um modelo 3D; o fato dos materiais usados na impressão. Eles sofrem alterações físicas pois são derretidos ou digitalizados a laser e solidificados. A ação de aquecimento e resfriamento do material pode causar empenamento nas peças durante a impressão e quebra na utilização. A exemplo de grandes superfícies planas pois dependendo da espessura, as quais são especialmente sujeitas a quebra e empenamento devido a falta de apoio para a estrutura.

Contudo sabemos que a deformação pode ser evitada ao usar algumas das boas técnicas para impressão, usando a calibração correta da máquina e tendo aderência de superfície adequada entre sua peça e a mesa de impressão. Mais uma das boas práticas já citadas é a de evitar grandes superfícies planas e adicionar cantos arredondados aos modelos que contam com o processo de impressão via 3D.

 

Milimetricamente ajustado

A calibração correta da máquina nos permite criar um modelo 3D com detalhes muito precisos e milimétricos, porém é importante ter em mente qual é o tamanho mínimo de recuo da máquina que vai efetuar a impressão para assim ter noção de como deverá projetar para produzir com o maior grau de eficiência possível. O nível mínimo de detalhes está veementemente ligado às capacidades e mecânicas de cada processo de impressão e da capacidade de cada máquina.

Logicamente o processo e os materiais selecionados para a criação terão um impacto imenso na velocidade e no custo de sua impressão, portanto, determinar se os detalhes menores são essenciais para o seu modelo é uma importante decisão de design.

Se você está começando no mundo de impressões 3D ou se já é experiente no assunto, certamente concorda que economia é sempre bem vinda, portanto estudar a peça, unir os conhecimentos e ampliar os horizontes, dando chance de outros tipos de materiais e construções dos mesmos assumirem postos, os quais no passado já foram muito utilizados por máquinas convencionais como o torno e a fresa, é extremamente importante para a evolução dos processos.

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