Todo o chassi do carro da Divergent3D é impresso em 3D. Ele fez sua estreia pública no estande da SLM Solutions na Formnext 2018 em Frankfurt, Alemanha, de 13 a 16 de novembro.
Se você tem algum conhecimento prático de manufatura aditiva (MA), provavelmente está familiarizado com bicos de impressão 3D para a plataforma de motores a jato Leap da GE. A imprensa empresarial vem cobrindo essa história desde 2012, pois foi de fato o primeiro caso bem divulgado de MA em ação em um ambiente de produção do mundo real.
Bicos de combustível de peça única substituem o que costumava ser um conjunto de 20 peças. Também era necessário ter um design robusto porque era exposto a temperaturas de até 2.400 graus Fahrenheit dentro do motor a jato. A peça recebeu certificação de voo em 2016.
Atualmente, a GE Aviation tem mais de 16.000 compromissos para seus motores Leap. Devido à forte demanda, a empresa informou que imprimiu seu 30.000º bico de combustível impresso em 3D no outono de 2018. A GE Aviation fabrica essas peças em Auburn, Alabama, onde opera mais de 40 impressoras 3D de metal para produção de peças. A GE Aviation relata que cada motor Leap tem 19 bicos de combustível impressos em 3D.
Os executivos da GE podem estar cansados ​​de falar sobre bicos de combustível, mas isso abriu caminho para o sucesso da AM da empresa. Na verdade, todas as reuniões sobre design de novos motores começam com uma discussão sobre como incorporar a manufatura aditiva aos esforços de desenvolvimento de produtos. Por exemplo, o novo motor GE 9X, atualmente em fase de certificação, tem 28 bicos de combustível e um misturador de combustão impresso em 3D. Em outro exemplo, a GE Aviation está redesenhando um motor turboélice, que tem praticamente o mesmo design há cerca de 50 anos, e terá 12 peças impressas em 3D que ajudam a reduzir o peso do motor em 5%.
"O que temos feito nos últimos anos é aprender a fabricar peças realmente grandes fabricadas por meio de manufatura aditiva", disse Eric Gatlin, chefe da equipe de manufatura aditiva da GE Aviation, falando para o público reunido no estande da empresa na Formnext 2018 em Frankfurt, Alemanha, no início de novembro.
Gatlin passou a chamar a adoção da AM de uma "mudança de paradigma" para a GE Aviation. No entanto, sua empresa não está sozinha. Os expositores da Formnext notaram que havia mais fabricantes (OEMs e Tier 1s) na feira deste ano do que nunca. (Os representantes da feira relataram que 26.919 pessoas compareceram ao evento, um aumento de 25% em relação à Formnext de 2017.) Embora os fabricantes aeroespaciais tenham liderado o esforço para tornar a manufatura aditiva uma realidade no chão de fábrica, as empresas automotivas e de transporte... A tecnologia está sendo vista de uma nova maneira. Uma maneira muito mais séria.
Em uma coletiva de imprensa da Formnext, o vice-presidente sênior da Ultimaker, Paul Heiden, compartilhou detalhes de como a Ford usou as impressoras 3D da empresa em sua fábrica em Colônia, Alemanha, para criar ferramentas de produção para o Ford Focus. Ele disse que a empresa economizou cerca de 1.000 euros por ferramenta de impressão em comparação com a compra da mesma ferramenta de um fornecedor externo.
Se os engenheiros de produção precisarem de ferramentas, eles podem carregar o projeto em um software de modelagem CAD 3D, refinar o projeto, enviá-lo para uma impressora e imprimi-lo em poucas horas. Avanços em software, como a incorporação de mais tipos de materiais, ajudaram a tornar as ferramentas de projeto mais fáceis, de modo que até mesmo "os não treinados" podem trabalhar com o software, disse Heiden.
Com a Ford sendo capaz de demonstrar a utilidade de ferramentas e acessórios impressos em 3D, Heiden disse que o próximo passo da empresa é resolver o problema do estoque de peças de reposição. Em vez de armazenar centenas de peças, impressoras 3D serão usadas para imprimi-las conforme forem solicitadas. A partir daí, espera-se que a Ford veja que tipo de impacto a tecnologia pode ter na produção de peças.
Outras empresas automotivas já estão incorporando ferramentas de impressão 3D de maneiras criativas. A Ultimaker fornece exemplos de ferramentas que a Volkswagen usa em sua fábrica em Palmela, Portugal:
Produzida em uma impressora 3D Ultimaker, a ferramenta é usada para orientar o posicionamento dos parafusos durante o posicionamento das rodas na fábrica de montagem da Volkswagen em Portugal.
Quando se trata de redefinir a fabricação de automóveis, outros pensam muito maior. Kevin Czinger, da Divergent3D, é um deles.
Czinger quer repensar a maneira como os carros são construídos. Ele quer criar uma nova abordagem usando modelagem avançada de computador e AM para criar chassis que sejam mais leves do que os quadros tradicionais, contenham menos peças, ofereçam maior desempenho e sejam mais baratos de produzir. A Divergent3D exibiu seu chassi impresso em 3D no estande do SLM Solutions Group AG na Formnext.
O chassi impresso na máquina SLM 500 consiste em nós autofixáveis ​​que se encaixam após a impressão. Representantes da Divergent3D dizem que essa abordagem ao projeto e montagem do chassi pode economizar US$ 250 milhões, eliminando custos com ferramentas e reduzindo peças em 75%.
A empresa espera vender esse tipo de unidade de fabricação para montadoras no futuro. A Divergent3D e a SLM formaram uma parceria estratégica estreita para atingir esse objetivo.
A Senior Flexonics não é uma empresa muito conhecida do público, mas é uma grande fornecedora de componentes para empresas dos setores automotivo, diesel, médico, petróleo e gás e geração de energia. Representantes da empresa se reuniram com a GKN Powder Metallurgy no ano passado para discutir as possibilidades da impressão 3D, e os dois compartilharam suas histórias de sucesso na Formnext 2018.
Os componentes reprojetados para aproveitar a AM são válvulas de admissão e escape para resfriadores de recirculação de gases de escape para aplicações em caminhões comerciais, tanto em rodovias quanto fora delas. A Advanced Flexonics está interessada em ver se há maneiras mais eficientes de criar protótipos que possam suportar testes no mundo real e possivelmente produção em massa. Com anos de conhecimento na produção de peças para aplicações automotivas e industriais, a GKN tem um profundo conhecimento da porosidade funcional de peças metálicas.
Este último é importante porque muitos engenheiros acreditam que peças para certas aplicações de veículos industriais exigem 99% de densidade. Em muitas dessas aplicações, esse não é o caso, de acordo com o CEO da EOS, Adrian Keppler, o que o parceiro e fornecedor de tecnologia de máquinas atesta.
Após desenvolver e testar peças feitas de material EOS StainlessSteel 316L VPro, a Senior Flexonics descobriu que as peças fabricadas de forma aditiva atendiam às suas metas de desempenho e podiam ser fabricadas mais rapidamente do que as peças fundidas. Por exemplo, o portal pode ser impresso em 3D em 70% do tempo em comparação ao processo de fundição. Na coletiva de imprensa, todas as partes envolvidas no projeto reconheceram que isso tem grande potencial para futura produção em série.
"É preciso repensar como as peças são feitas", disse Kepler. "É preciso encarar a manufatura de forma diferente. Não se trata de peças fundidas ou forjadas."
Para muitos no setor de AM, o Santo Graal é ver a tecnologia ganhar ampla adoção em ambientes de fabricação de alto volume. Aos olhos de muitos, isso representaria aceitação completa.
A tecnologia AM é usada para produzir essas válvulas de entrada e saída para resfriadores de recirculação de gases de escape para aplicações em caminhões comerciais. O fabricante dessas peças protótipo, a Senior Flexonics, está investigando outros usos para impressão 3D dentro de sua empresa.
Com isso em mente, os desenvolvedores de materiais, softwares e máquinas estão trabalhando duro para entregar produtos que permitam isso. Os fabricantes de materiais estão buscando criar pós e plásticos que possam atender às expectativas de desempenho de forma repetível. Os desenvolvedores de software estão tentando expandir seus bancos de dados de materiais para tornar as simulações mais realistas. Os fabricantes de máquinas estão projetando células que funcionam mais rápido e têm maiores faixas de produção para acomodar mais peças de uma só vez. Ainda há muito trabalho a ser feito, mas há muito entusiasmo sobre o futuro da manufatura aditiva na manufatura do mundo real.
"Estou neste setor há 20 anos e, durante esse tempo, ouvi muitas vezes: 'Estamos prestes a implementar essa tecnologia em um ambiente de produção'. Então, esperamos e esperamos", disse o Diretor do Centro de Competência em Manufatura Aditiva da UL. Paul Bates, Gerente e Presidente do Grupo de Usuários de Manufatura Aditiva, disse: "Mas acho que finalmente estamos chegando ao ponto em que tudo está convergindo e acontecendo."
Dan Davis é editor-chefe da The FABRICATOR, a revista de fabricação e conformação de metais de maior circulação do setor, e de suas publicações irmãs, STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal e The Welder. Ele trabalha nessas publicações desde abril de 2002.
O Additive Report se concentra no uso de tecnologias de manufatura aditiva na manufatura do mundo real. Hoje em dia, os fabricantes estão usando a impressão 3D para fazer ferramentas e acessórios, e alguns estão até mesmo usando a FA para trabalhos de produção de alto volume. Suas histórias serão apresentadas aqui.