Imprimir, cortar ou usar o melhor dos dois?

Dec 09, 2023

A Engenharia de Manufatura cobriu pela última vez os prós e contras da combinação de usinagem aditiva e subtrativa em detalhes em julho de 2017. A motivação básica permanece a mesma: não importa qual abordagem aditiva você use, produzir uma peça satisfatória quase sempre requer usinagem subsequente. E embora existam situações em que faz mais sentido usar uma fresadora ou torno separado para esse pós-processamento, uma máquina híbrida custa menos do que várias máquinas, ocupa menos espaço, requer menos programação e reduz o manuseio e o trabalho em processo. Além disso, um híbrido oferece a capacidade de inspecionar e usinar recursos internos conforme você os constrói. Mas sabíamos de tudo isso há três anos. O que mudou?

Um avanço empolgante nos híbridos é a capacidade de combinar materiais, criando assim ligas especializadas ou zonas de transição. Por exemplo, as máquinas da série LASERTEC da DMG Mori USA, Hoffman Estates, Illinois, têm alimentadores de pó duplos que podem depositar dois materiais diferentes em toda a construção, medindo com precisão o fluxo. Como explicou Nils Niemeyer, gerente de vendas e serviços da divisão de manufatura aditiva da empresa, "materiais com classificação funcional foram discutidos na academia por um tempo, mas nós os comercializamos. Por exemplo, você pode usar 100 por cento de aço para ferramentas em uma área da peça e, se houver necessidade de uma área de maior dureza, misture um pouco de aço rápido. Camada por camada, o processo faz a transição de um material para o outro até que haja talvez 100% de aço rápido e 0 por cento de aço para ferramentas." No passado, ele acrescentou, os operadores teriam que escrever manualmente o código NC para os alimentadores de pó para alterar sua alimentação em cada camada. Mas a DMG Mori e a Siemens fizeram uma parceria para adicionar um recurso ao software Siemens NX que permite ao usuário programar uma curva de transição perfeita.

Niemeyer ofereceu outro benefício para a capacidade de controlar a transição entre os materiais: os métodos convencionais de revestimento duro de uma peça criam um aumento de tensão na área entre o material duro e o macio. "Mas agora, como temos a capacidade de gradá-lo facilmente, podemos criar uma ou duas camadas de transição, com uma transição suave do material macio para o material duro. De repente, você diminui esse aumento de tensão."

Ele admitiu que, como ainda é uma tecnologia disruptiva, os casos de uso de materiais graduados (incluindo classificação no comportamento magnético) ainda estão sendo investigados. Uma história de sucesso no mundo real é a de um fabricante de rolamentos de rolos que trabalhou com a DMG Mori para construir gaiolas de rolamentos com diferentes graus de dureza. Especificamente, uma gaiola tem rigidez e dureza muito altas ao longo da linha percorrida pelo rolamento, mas se mistura em um material menos rígido e mais dúctil na lateral para absorver melhor quaisquer choques.

Assim como em 2017, as máquinas híbridas são mais facilmente justificadas para o reparo e modificação de peças existentes. Mas enquanto o negócio de reparo de pás de turbina parecia ser o mercado mais importante na época, Niemeyer disse que a fabricação de moldes e ferramentas tem um potencial muito maior agora. Por um lado, ele observou, as geometrias das pás das turbinas são mais simples "e existem aplicações de nicho muito especializadas para repará-las". Há uma grande variação geométrica entre ferramentas e moldes e "nenhum processo especializado. A indústria vem reparando manualmente, e a qualidade da solda não é consistente".

Por exemplo, a Bodine Aluminium, Troy, Mo., usa o híbrido LASERTEC 65 3D para reparar moldes fundidos de alumínio e triplicou a vida útil de uma matriz reparada em comparação com o processo manual, igualando a vida útil de uma ferramenta nova. Além do mais, esses reparos são mais rápidos do que o método convencional e geralmente corretos na primeira vez. O processo de reparo de um molde de alumínio fundido na Friedrich Deutsch Metallwerk GmbH, Innsbruck, Áustria, envolveu duas horas de pré-aquecimento, oito horas de soldagem manual, duas horas de resfriamento e 30 minutos de fresagem. As quatro etapas do processo se estenderam por dois dias. Fazer o reparo em um LASERTEC 65 3D leva uma configuração, com uma hora de programação e duas horas de deposição e usinagem a laser - uma economia de tempo de 80%.