Com a popularização da manufatura aditiva, surgiu também a necessidade de explorar os benefícios que a liberdade de design pode promover. Para obter todas as vantagens dos recursos exclusivos do processo de impressão 3D, no entanto, é necessário compreender como projetar ou alterar as peças utilizando as técnicas de DfaM (Design For Additive Manufacturing).

Mas afinal, o que é o design para manufatura aditiva (DfMA)?

Conforme definição do site Jabil.com, DfAM é a arte, ciência e habilidade para projetar projetos de manufatura usando impressoras 3D. Esse processo oferece mais liberdade de design, bem como economia de tempo, custos e até mesmo redução de peso ao projeto. O site cita ainda que 59% dos interessados em impressão 3D dizem que a manufatura aditiva mudou a forma como pensam e operam na construção de um projeto.

Os benefícios da impressão 3D são inúmeros para designers e engenheiros. Do ponto de vista do produto, a manufatura aditiva remove muitas das limitações de fabricação convencionais. Por meio do DfAM, os projetistas não são mais limitados pela geometria ou processo. Isso permite que o projeto do produto seja mais complexo, ao mesmo tempo que oferece a oportunidade de combinar várias peças em uma. 

Para projetar uma peça para manufatura aditiva, primeiramente, é preciso ter em mente qual tecnologia será utilizada, visto que cada tecnologia tem suas particularidades de aplicações e diferentes graus de liberdade de design.

Algumas tecnologias possuem grande aplicabilidade para construção de protótipos, enquanto outras, como impressão SLS e impressão DMLS são mais voltadas para construção de peças finais.

7 passos definitivos para criação para aplicar o DfAM

Para projetar para manufatura aditiva, além de saber o tipo de tecnologia, você pode seguir estes 7 princípios do DfMA para acelerar seu aprendizado e diminuir a curva de tempo em validação.

1. Pense aditivamente

A maioria dos engenheiros e designers pensam “subtrativamente” porque a manufatura tradicional geralmente significa pegar um bloco de material e remover o material do mesmo. Já na manufatura aditiva o processo se inverte, o material inicial é apenas o pó, filamento ou resina, por exemplo, então quanto menos material utilizar, melhor, pois o tempo de fabricação será reduzido e o custo de fabricação, menor. Um projeto bem desenvolvido requer não apenas habilidade, mas também uma nova mentalidade.

2. Design para orientação

O posicionamento de uma peça durante a impressão influenciará à peça final, pois pode afetar diretamente nas propriedades e acabamento superficial.  

3. Design de contorno

Projetos de contorno significam que certas peças podem ser impressas com parâmetros diferentes nessa região para proporcionar propriedades mais resistentes ou mais leves, por exemplo.

4. Peças de ligação e segmentadas

E se houver uma peça grande demais para imprimir? Apesar de não ter a possibilidade de imprimir de uma vez apenas, é possível segmentar as peças cortando-as nas seções que caberão na impressora e depois uni-las. Uma dica é usar juntas no formato “rabo de andorinha” (existem diferentes softwares que podem ajudar com isso), pois garante que as juntas sejam mais fortes.

5. Otimização topológica

A ferramenta de otimização topológica pode ser fundamental ao projeto. Ela permite que um projetista simule, em uma peça com formato tradicional, onde as cargas passarão por essa peça. Com isso é possível simular a remoção do material sobressalente, deixando apenas os caminhos de carga necessários. Esse processo alivia o peso da estrutura e pode inclusive manter ou melhorar as propriedades mecânicas.  

6. Suportes

Algumas tecnologias, como a Direct Metal Laser Sintering (DMLS), usam estruturas de suporte para manter os modelos fixos a uma placa de base durante o processo de construção. Quando os suportes são necessários, é importante certificar-se de que sejam de fácil acesso ou não poderão ser removidos durante o pós-processamento.

Quanto mais suporte é adicionado, mais complexo pode ser o design. A quantidade de suportes usada pode ser otimizada ou até mesmo eliminada (orientação da peça, nível de precisão necessário) para reduzir custos e tempo de impressão.

7. Pós processamento

O pós-processamento pode afetar a forma como o projeto de muitas maneiras diferentes. Se o processo depender de suportes, eles precisarão ser removidos manualmente ou potencialmente de forma semi-automática. Se fixadas em uma placa de impressão, as peças precisarão ser removidas. Se houver pó ou líquido em excesso preso, será necessário removê-lo. Caso seja necessário propriedades uniformes ou aprimoradas do material, pode ser necessário um tratamento térmico. Todos esses fatores precisam ser considerados ao projetar, a fim de obter os maiores benefícios da MA.

Em resumo, projetar para manufatura aditiva requer uma análise de diversos fatores: material, orientação da peça, suporte de construção, propriedades mecânicas, rugosidade, tolerâncias, funcionalidade da peça etc. E tudo precisa ser considerado para que os benefícios da manufatura aditiva sejam alcançados.

Histórias de sucesso

Um caso interessante de sucesso em redesign com manufatura aditiva e impressoras de metal EOS é o da Ariane Group que tinha o desafio de projetar um cabeçote injetor para motores de foguetes com o mínimo de componentes e peso. Com o auxílio da consultoria Additive Minds EOS, foi possível reduzir de 248 para 1 componente apenas. Além de uma redução em 50% no custo de produção.

Outro caso de destaque, com o objetivo de reduzir os componentes e os custos, a Linde produziu um queimador para tratamento de superfície de vidro em manufatura aditiva. Desta forma, foi possível reduzir de 15 para apenas 1 componente e tornou a peça mais segura porque as soldas foram eliminadas. Além disso, o produto possui um canal de resfriamento interno que reduzem o estresse térmico.

Assista ao vídeo de sucesso em aplicação de DfAM da Linde:

A manufatura aditiva, portanto, oferece diversos recursos e vantagens para redução de custos e tempo na cadeia produtiva. Mas para que seja aplicável, é necessário quebrar paradigmas, ou seja, abandonar as “regras” para fabricação tradicional.

Precisa de auxílio nesse processo de aprendizado?

O programa IMAI (Introdução Para Manufatura Aditiva Industrial) é uma iniciativa da AMS Brasil que tem como objetivo a transferência de know-how para diminuir a curva de aprendizado em relação a manufatura aditiva, considerando suas possibilidades e limitações. Que tal falar com um especialista sobre seus projetos em MA?