Utilizando as ferramentas do software 3D Spark, a equipe analisou diversos fatores que afetam os custos de produção. Alguns deles são específicos das peças, enquanto outros são específicos dos processos. Por exemplo, orientar as peças para minimizar os suportes e maximizar as superfícies construíveis.
Ao simular forças em uma dobradiça, essas ferramentas podem remover material com pouco efeito. Isso resulta em uma perda de peso de 35%. Menos material também significa tempos de impressão mais rápidos, reduzindo ainda mais os custos.
Para ser sincero, o que eles estão fazendo não deve ser novidade para ninguém envolvido com impressão 3D. Faz sentido organizar a peça de forma razoável. Já vimos resíduos sendo removidos na impressão 3D e na manufatura tradicional. O mais interessante é usar ferramentas que ajudem a automatizar essa otimização. Não sabemos quanto custará o software e supomos que ele não seja voltado para o mercado de impressão 3D amador. Mas, imaginando o que pode ser feito, suspeitamos que, com um pouco de esforço e modelagem nos softwares disponíveis, você pode obter resultados semelhantes.
Em teoria, qualquer ferramenta capaz de realizar análise de elementos finitos deveria ser capaz de determinar o material a ser removido. Percebemos que as montadoras estão utilizando a impressão 3D.
Ao simular forças na dobradiça, essas ferramentas podem remover material que não causa impacto significativo. Não sou engenheiro, mas li isso e pensei em Análise de Elementos Finitos. Então vi você na penúltima frase. Mencionei. É claro que as montadoras já fazem isso. Vamos comparar como? Este modelo fornece força tanto em emergência quanto em uso normal?
Cada aresta, vale e filete requer tempo de máquina e desgaste da ferramenta. Algumas trocas adicionais de ferramentas podem ser necessárias e, ao trabalhar em uma superfície diferente, as peças podem precisar ser usinadas e recolocadas para serem posicionadas em uma orientação que permita a formação de múltiplas cavidades – se houver uma ferramenta razoável ao redor delas.
Acho que você poderia usar uma máquina com mais graus de liberdade para girar a peça no melhor ângulo… Mas a que custo?
A impressão 3D geralmente não tem tais restrições de forma, tornando peças complexas tão fáceis quanto as simples.
Por outro lado, a vantagem da usinagem subtrativa tradicional é que o material tende a ser isotrópico, é igualmente resistente em qualquer direção e, sem faces planas internas, você não precisa se preocupar com má ligação devido à sinterização inadequada. Também é possível passar por um laminador (uma etapa barata) para obter uma boa estrutura de grãos.
Todos os métodos de impressão 3D têm limitações de forma. Até mesmo partes da SLM. Como você pode imaginar, a natureza isotrópica da SLM não importa muito. As máquinas e os processos usados ​​diariamente produzem resultados muito consistentes.
No entanto, o preço em si é outro problema. Na indústria aeroespacial, a impressão 3D dificilmente é realmente competitiva.
Eu diria que a indústria aeroespacial é um dos poucos setores onde o custo da impressão 3D em metal pode ser justificado. Os custos iniciais de fabricação representam uma fração minúscula do custo de um produto aeroespacial, e o peso é tão importante que é fácil encontrar uma aplicação para ele. Comparado aos custos altíssimos da garantia de qualidade de peças compostas, um processo de impressão qualificado e a inspeção dimensional crítica podem proporcionar economias reais e uma lufada de ar fresco.
O exemplo mais óbvio é tudo o que é impresso em motores de foguete hoje em dia. É possível eliminar muitos pontos de qualidade insatisfatória em tubulações complexas, reduzindo, ao mesmo tempo, as perdas e o peso na linha de retorno. Acho que alguns bicos de motores são impressos em 3D (talvez superdraco?). Lembro-me vagamente de notícias sobre algum tipo de suporte metálico impresso em aviões da Boeing.
Produtos como os novos bloqueadores da Marinha e outros novos desenvolvimentos podem ter muitos suportes impressos em 3D. A vantagem das peças com topologia otimizada é que a análise de resistência é integrada ao processo de projeto e a análise de fadiga está diretamente vinculada a ele.
No entanto, levará algum tempo até que recursos como o DMLS realmente se popularizem no setor automotivo e na indústria. O peso importa muito menos.
Uma aplicação em que funciona bem é em coletores hidráulicos/pneumáticos. A capacidade de criar canais e cavidades curvas para filme retrátil é muito útil. Além disso, para fins de certificação, você ainda precisa realizar um teste de estresse de 100%, então não precisa de um fator de segurança muito alto (o estresse já é bem alto).
O problema é que muitas empresas se gabam de ter uma impressora SLM, mas poucas sabem como usá-la. Essas impressoras são usadas apenas para prototipagem rápida e ficam ociosas a maior parte do tempo. Como esta ainda é considerada uma área nova, espera-se que as impressoras se desvalorizem como leite e sejam descartadas em até 5 anos. Isso significa que, embora o custo real possa ser muito baixo, conseguir um preço decente para um trabalho de produção é realmente difícil.
Além disso, a qualidade de impressão depende da condutividade térmica do material, o que significa que o alumínio tende a criar rugosidade superficial que pode levar a um desempenho de fadiga incômodo (não que um coletor precise disso se você estiver projetando para isso). Além disso, embora o TiAlV6 imprima com excelência e tenha propriedades de resistência melhores do que o grau base 5, o alumínio está disponível principalmente como AlSi10Mg, que não é a liga mais forte. O T6, embora adequado para peças fundidas do mesmo material, não é adequado para peças SLM. O Scalmaloy também é ótimo, mas é difícil de licenciar; poucos o oferecem; você também pode usar Ti com paredes mais finas.
A maioria das empresas também precisa de um braço e uma perna, 20 amostras e seu primeiro filho para processar a peça impressa. Embora funcionalmente seja essencialmente o mesmo que as peças fundidas usinadas que levaram anos de trabalho árduo para serem produzidas, elas acham que as peças impressas são mágicas e os clientes acham que têm bolsos fundos. Além disso, as empresas com certificação AS9100 geralmente não têm falta de funcionários, gostam de fazer o que fazem há muito tempo e sabem que podem lucrar com isso sem serem acusadas de um acidente de avião.
Então, sim: a indústria aeroespacial pode se beneficiar de peças SLM, e algumas delas se beneficiam, mas as peculiaridades da indústria e das empresas que prestam o serviço estão estagnadas na década de 70, o que torna as coisas um pouco mais difíceis. O único desenvolvimento real é o motor, onde injetores de combustível impressos se tornaram comuns. Para nós, pessoalmente, a luta pelo fornecimento com a ASML é uma batalha árdua.
Tubo de escape para impressão 3D em aço inoxidável P-51D. https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness
Outros fatores associados aos custos de usinagem são o gerenciamento das perdas de refrigerante devido à fragmentação e evaporação. Além disso, os cavacos precisam ser processados. Qualquer redução de cavacos na produção em massa pode resultar em economias substanciais.
Isso é frequentemente chamado de projeto de topologia e, como você pode imaginar, é outro nível de análise além do FEA. Só se popularizou de fato nos últimos anos, à medida que as ferramentas se tornaram mais acessíveis.
Sempre que você vir o nome Fraunhofer, ele é patenteado e a comunidade de fabricantes será proibida de usá-lo por muito tempo.
Em outras palavras: inventamos uma nova maneira de garantir que seu carro seja substituído assim que a garantia acabar.
Não vejo conexão entre dobradiças de porta mais leves e uma conspiração maligna que faz você jogar seu carro inteiro no lixo?
A análise da vida útil da fadiga é uma coisa; se você otimizar apenas a resistência do material, acabará com uma peça que não funcionará.
Mesmo que o tenham projetado tão deliberadamente enfraquecido, ele não se cansará logo após o fim da garantia, é apenas uma dobradiça, mas é novo, e é improvável que você tenha que jogar o carro inteiro fora... haverá um carro de substituição durante a vida útil do carro, porque em geral ainda é bom, mas aquela peça de substituição barata/fácil está desgastada - nada de novo nisso...
Na prática, para garantir que atenda aos padrões de segurança etc., ele provavelmente ainda será bastante reprojetado, como a maioria das estruturas/carrocerias/bancos de carros, devido às tensões que sofrerá no uso normal. . ponto de venda, a menos que seja exigido por lei em sua área.
"É só uma dobradiça", mas também é um exemplo de como projetar uma peça para uma vida útil específica. Quando aplicado ao resto do seu carro, ele se tornará um carro velho com o tempo.
O escândalo é resultado da frequente proteção de patentes (MP3, pelo que entendi!).
Toda a economia dos EUA é construída sobre esse "chip". Para alguns padrões, funciona :-/.
Fraunhofer fez muita ciência. Não apenas pesquisa aplicada, mas também fundamental. Tudo isso custa dinheiro. Se você quiser fazer isso sem patentes e licenças, precisa dar a eles mais financiamento governamental. Com licenças e patentes, pessoas em outros países também arcam com parte do custo, pois também se beneficiam da tecnologia. Além disso, todos esses estudos são muito importantes para manter a competitividade da indústria.
De acordo com o site deles, parte do seu imposto gira em torno de 30% (Grundfinanzierung), o restante também vem de fontes disponíveis para outras empresas. A receita de patentes provavelmente faz parte desses 70%, então, se você não levar isso em consideração, haverá menos desenvolvimento ou mais impostos.
Por alguma razão desconhecida, o aço inoxidável é proibido e impopular para componentes de carroceria, motor, transmissão e suspensão. O aço inoxidável só pode ser encontrado em alguns escapamentos caros; será uma porcaria como o AISI 410 martensítico. Se você quiser um escapamento bom e durável, terá que usar AISI 304/316 para fazer algo assim.
Assim, todos os furos nessas peças acabarão entupidos com terra úmida e as peças começarão a enferrujar muito rapidamente. Como a peça foi projetada para o menor peso possível, qualquer ferrugem a tornará imediatamente frágil demais para o trabalho. Você teria sorte se essa peça fosse apenas uma dobradiça de porta, ou alguma alavanca ou suporte interno menos importante. Se você tiver peças de suspensão, transmissão ou algo assim, você está em apuros.
PS: Alguém conhece algum carro de aço inoxidável que tenha sido exposto à umidade, degelo e sujeira em toda a carroceria e na maior parte dela? Todos os braços de suspensão, carcaças de ventoinhas do radiador, etc. podem ser comprados a qualquer preço. Eu sei sobre o DeLorean, mas infelizmente ele só tem painéis externos de aço inoxidável e não toda a estrutura da carroceria e outros detalhes importantes.
Eu pagaria mais por um carro com carroceria/quadro/suspensão/escapamento de aço inoxidável, mas isso representa uma desvantagem em termos de preço. O material não só é mais caro, como também mais difícil de moldar e soldar. Duvido que blocos e cabeçotes de motor de aço inoxidável façam sentido.
Também é muito difícil. Pelos padrões atuais de economia de combustível, o aço inoxidável não traz nenhum benefício. Levará décadas para compensar o custo de carbono de um carro feito principalmente de aço inoxidável e recuperar os benefícios de durabilidade do material.
Por que você acha isso? O aço inoxidável tem a mesma densidade, mas é ligeiramente mais resistente. (AISI 304 – 8000 kg/m³ e 500 MPa, 945 – 7900-8100 kg/m³ e 450 MPa). Com a mesma espessura de chapa, uma carroceria de aço inoxidável tem o mesmo peso que uma carroceria de aço comum. E você não precisa pintá-los, então não precisa de primer/tinta/verniz extra.
Sim, alguns carros são feitos de alumínio ou mesmo titânio, o que os torna mais leves, mas a maioria deles está no segmento de luxo e os compradores não têm problema em comprar carros novos todos os anos. Além disso, o alumínio também enferruja, em alguns casos até mais rápido que o aço.
O aço inoxidável não é de forma alguma mais difícil de moldar e soldar. É um dos materiais mais fáceis de soldar e, devido à sua maior ductilidade do que o aço comum, pode ser moldado em formas mais complexas. Procure panelas, pias e outras peças estampadas de aço inoxidável que são amplamente disponíveis. Uma pia grande de aço inoxidável AISI 304 custa muito menos e tem um formato mais complexo do que qualquer para-lama dianteiro estampado com aquela folha de aço de baixa qualidade. Você pode facilmente moldar peças da carroceria usando aço inoxidável de alta qualidade em moldes comuns, e os moldes durarão mais. Na União Soviética, algumas pessoas que trabalhavam em fábricas de automóveis às vezes fabricavam peças da carroceria de aço inoxidável em equipamentos de fábrica para substituir seus carros. Você ainda pode encontrar o antigo Volga (GAZ-24) com fundo, porta-malas ou para-lamas feitos de aço inoxidável. Mas isso se tornou impossível após o colapso da União Soviética. Não sei por que e como, e agora ninguém vai concordar em ganhar dinheiro para você. Eu também nunca ouvi falar de peças da carroceria de aço inoxidável sendo feitas em fábricas ocidentais ou do terceiro mundo. Tudo o que consegui encontrar foi um jipe ​​de aço inoxidável, mas, pelo que sei, os painéis de aço inoxidável foram reproduzidos à mão, não de fábrica. Há também uma história de fãs do WV Golf Mk2 tentando encomendar um lote de para-lamas de aço inoxidável de fabricantes de reposição como a Klokkerholm, que geralmente os fabricam em aço comum. Todos esses fabricantes interromperam imediatamente e rudemente qualquer conversa sobre o assunto, sem nem mesmo mencionar o preço. Portanto, não se pode encomendar nada por dinheiro algum nesta área, mesmo em grandes quantidades.
Concordo, é por isso que não mencionei o motor na lista. Ferrugem definitivamente não é o principal problema do motor.
O aço inoxidável é mais caro, sim, mas a carcaça de aço inoxidável não precisa ser pintada. O custo de uma peça pintada é muito maior do que a própria peça. Portanto, uma carcaça de aço inoxidável pode ser mais barata do que uma enferrujada e durará quase para sempre. Basta substituir as buchas e juntas de borracha desgastadas do seu veículo e você não precisará comprar um carro novo. Quando fizer sentido, você pode até substituir o motor por algo mais eficiente ou até mesmo elétrico. Sem desperdício, sem impacto ambiental desnecessário ao construir carros novos ou operar os antigos. Mas, por algum motivo, esse método ecológico não está de forma alguma nas listas de ecologistas e fabricantes.
No final da década de 1970, artesãos nas Filipinas fabricaram novas peças de carroceria de aço inoxidável para Jeepneys. Originalmente, elas eram construídas com jipes que sobraram da Segunda Guerra Mundial e da Guerra da Coreia, mas por volta de 1978 foram todas cortadas porque a traseira podia ser esticada para acomodar muitos ocupantes. Então, eles tiveram que construir novas peças do zero e usar aço inoxidável para evitar que a carroceria enferrujasse. Em uma ilha cercada por água salgada, isso é ótimo.
A chapa de aço inoxidável não possui material equivalente ao aço HiTen. Isso é crucial para a segurança, como lembram os primeiros testes do EuroNCAP em carros chineses que não utilizavam esse tipo de aço especial. Para peças complexas, nada supera o ferro fundido GS: barato, com altas propriedades de fundição e resistência à ferrugem. O último prego no caixão é o preço. O aço inoxidável é realmente caro. Eles usam o exemplo de um carro esportivo por um bom motivo, onde o custo não importa, mas para a VW, de forma alguma.
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