Simplifique a Produção de Ferramentas com Impressão 3D

No meu último post, discuti o potencial do ferramental impresso em 3D para interromper, de forma significativa, a cadeia de suprimento das ferramentas compósitas, especificamente a cadeia de suprimento dos moldes por injeção trabalhados à quente. Neste post, gostaria de discutir como a impressão 3D pode abordar também o mercado das ferramentas descartáveis.

O Problema: é difícil fabricar peças compósitas complexas com interior oco.

Estruturas compósitas complexas com o interior oco apresentam desafios singulares de fabricação em que o molde interno, geralmente referido como núcleo ou mandril, é necessário para definir as características internas da superfície oca. Qualquer configuração de peça que retenha o mandril dentro da peça de compósito exige o processo de “Sacrificial Tooling”* ou outro ferramental mais complexo, desmontável ou inflável.

*Sacrificial tooling – ferramenta descartável, utilizada apenas uma vez e deve ser quebrada ou removida por lavagem

Para esse fim, atualmente, são utilizados materiais tais como sais eutéticos, cerâmica, uretanos fundidos e outros materiais semelhantes. Estas opções apresentam muitos desafios, incluindo :

  • Dificuldade de manuseio devido às propriedades de fragilidade do material
  • Requerem produção de ferramental
  • Limitam a liberdade de concepção devido aos métodos de produção ou de extração

A Solução: Impressão 3D (Manufatura Aditiva)

FDM High Temp Tooling

A tecnologia FDM Stratasys® é capaz de produzir geometrias em materiais termoplásticos dissolvíveis. Embora esses materiais tenham sido originalmente desenvolvidos para servir como estruturas de suporte para permitir a impressão de geometrias altamente complexas, fornecedores de OEMs e fornecedores diretos das indústrias automotiva e aeroespacial têm utilizado suas propriedades únicas de dissolução para mandris descartáveis.

Em um esforço para melhorar sua solução e o valor para o mercado de ferramental descartável, a Stratasys lançou o novo material solúvel chamado de ST130™, junto com um guia de design detalhado para ajudar a garantir o sucesso dos usuários. O material ST130™ permite temperaturas de cura e pressões mais altas com tempo de dissolução mais rápido que das soluções originais. Esses avanços permitem que os fabricantes de materiais compósitos produzam, de maneira rápida e econômica, estruturas compósitas complexas em pequeno volume sem costuras ou emendas, sem os moldes de suporte e sem a usinagem CNC necessária em outros métodos.

Recursos:

As ferramentas descartáveis impressas em 3D com material Stratasys ST130™ têm capacidade para cura a 250°F (121°C) com pressão de vácuo, ou a 210°F (98°C) a 90psi.

O ST130™ é solúvel em solução detergente conhecida como WaterWorks, que permite remover o mandril sem usar as mãos.

Para temperaturas de cura acima de 250°F (121°C), a cura em dois estágios pode ser utilizada desde que o compósito esteja rugoso o suficiente após a primeira fase, para não se deformar durante o segundo estágio de temperatura e pressão.

Além disso, a Stratasys oferece uma solução de mandril por quebra, o ULTEM 1010 Support, que tem capacidade para cura a temperaturas de 350°F (177°C) e +90 psi. O ULTEM 1010 Support torna-se quebrável com o uso de acetona e pode ser removido. Não é uma solução solúvel e não é lavável, assim, é necessário ter acesso adequado a todas as cavidades internas.

As peças em FDM podem receber acabamento em uma variedade de métodos para alcançar a integridade de vácuo e a rugosidade da superfície desejada. Métodos comuns de acabamento incluem a abrasão manual ou jatos abrasivos com aplicação subsequente de um selador de molde de alta viscosidade como o Zyvax Quickskin, resinas epóxi em duas partes, ou película de proteção.

Resumo:

As ferramentas compósitas impressas em 3D oferecem aos fabricantes, OEM’s, e aos fornecedores de ferramentas, uma alternativa robusta, rápida, fácil de utilizar e econômica às inconvenientes tecnologias de ferramental descartável. Os primeiros a adotar essa tecnologia já estão colhendo os benefícios da vantagem competitiva que os moldes impressos em 3D oferecem. Para saber mais sobre como simplificar a produção de ferramentas descartáveis, visite o website Stratasys e veja o guia de design.

Este post também está disponível em: Inglês

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