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Aplicações de Manufatura para Gabaritos e Dispositivos Impressos em 3D



mulheres analisando peças impressas em 3D

Os gabaritos e dispositivos são os heróis desconhecidos do chão de fábrica. Eles possibilitam a consistência e repetibilidade necessárias para alcançar a produção em massa, guiando pessoas e robôs por operações precisas de fabricação e montagem. Este artigo discute como a tecnologia HSE da Essentium ajudou a abrir portas para um número crescente de aplicações de linha de produção para gabaritos e dispositivos impressos em 3D.


Tradicionalmente, a maioria dos gabaritos e dispositivos é usinada em metal. Essas ferramentas são pesadas, caras, requerem longos prazos para iterar um design final e muitas vezes são feitas por fornecedores terceirizados. Uma vez que o molde é feito, essas ferramentas são difíceis e caras de modificar.


A funcionalidade vem primeiro; a ergonomia do usuário geralmente não é uma prioridade. Além disso, uma ferramenta perdida ou danificada ou qualquer mudança no design do produto para o modelo do próximo ano pode resultar em atrasos significativos e despesas de reequipamento.


Exemplos de Aplicações em Linha de Produção para Gabaritos e Dispositivos Impressos em 3D:


Hoje, a fabricação aditiva (AM) oferece uma série de vantagens para superar os desafios dos processos tradicionais de criação de ferramentas. Avanços como a tecnologia de Extrusão em Alta Velocidade (HSE) da Essentium e o desenvolvimento de vários polímeros resistentes a produtos químicos e temperatura, capazes de substituir o metal, abriram as portas para um número crescente de aplicações em linha de produção para gabaritos e dispositivos impressos em 3D. Aqui estão alguns exemplos:


Ferramentas de Produção Impressas em 3D


Gabaritos e dispositivos usados na linha de produção que auxiliam na montagem de componentes ou atuam como guias para o posicionamento preciso ou união de peças.


  • Gabaritos de montagem ajudam em tarefas intensivas de mão de obra ao segurar uma peça em uma orientação específica, facilitando o trabalho do técnico na peça, conectando-a a uma submontagem ou adicionando um fixador, melhorando a velocidade e a consistência.

  • Gabaritos de proteção são itens como botas e coberturas usadas para proteger áreas sensíveis de placas de circuito impresso durante processos de revestimento ou banho químico.

  • Gabaritos de alinhamento e guias de brocas garantem o posicionamento preciso da ferramenta ao conectar peças ou perfurar furos dentro de tolerâncias prescritas sem desvio do bit.

  • Inserts de garras de vice macias para fixar peças com geometrias únicas em uma posição exata sem deslocamento. A Essentium oferece filamentos projetados para evitar a marcação de peças macias mantidas em um torno.

  • Gabaritos de colagem mantêm uma peça em posição exata enquanto está sendo conectada a outra peça com adesivo líquido. A alta taxa de substituição devido à coleta de adesivo solidificado no gabarito durante a cura torna os gabaritos de colagem uma excelente opção para AM.

  • Garras robóticas, também conhecidas como ferramentas de extremidade de braço ou efetuadores finais, são as partes na extremidade de um braço robótico que pegam, seguram e posicionam peças para tarefas de usinagem ou montagem. As garras impressas em 3D são mais leves e, portanto, requerem braços menos robustos para segurar o gabarito no lugar e menos energia para operar.

  • Berços de peças são gabaritos ou ninhos que seguram uma peça em posição enquanto outra máquina trabalha nela. Eles muitas vezes têm entalhes e pinos em posições exatas para garantir que a peça esteja orientada e travada no gabarito corretamente.

  • Modelos de rotulagem e mascaramento garantem que uma impressão ou rótulo seja colocado no mesmo local exato em cada produto. AM é excelente para produzir modelos de baixo impacto, não marcantes, personalizados para uma forma específica, como aqueles que imprimem marcações precisas em uma xícara de medição ou posicionam uma placa de logotipo da marca em cada unidade.


Ferramentas de Controle de Qualidade e Inspeção Impressas em 3D


Gabaritos e dispositivos usados na linha de produção que auxiliam na montagem de componentes ou atuam como guias para posicionamento preciso ou junção de peças.


  • Calibradores de Aprovação/Reprovação otimizam a qualidade do produto, reduzem custos e aceleram a produção, ajudando os inspetores de Controle de Qualidade a validar peças e submontagens para uso no produto final. A impressão 3D permite reimprimir rapidamente, facilmente e de forma acessível calibradores desgastados.

  • Gabaritos de desmontagem são necessários para examinar um produto que falhou na inspeção ou requer acesso interno para reforma ou reparo. Eles seguram uma peça no lugar e desengatam múltiplos conectores de encaixe ou de mola que devem ser liberados simultaneamente para acessar o interior sem danificar o invólucro externo.


Ferramentas Antiestáticas Impressas em 3D


Na fabricação de eletrônicos, qualquer ferramenta que entre em contato com um componente eletrônico deve ser aterrada e oferecer resistência superficial suficiente para evitar o acúmulo de eletricidade estática e os eventos de descarga eletrostática (ESD) resultantes que podem danificar componentes eletrônicos sensíveis. Em vez de usiná-los a partir de blocos de plásticos caros e seguros contra ESD, como o Delrin®, os fabricantes podem imprimir em 3D suas próprias chaves de fenda, alicates, pinças, bandejas de peças, etc. seguras contra ESD internamente, usando a coleção Z de filamentos seguros contra ESD da Essentium a baixo custo.


Ferramentas e Peças de Protótipo Impressas em 3D para Prova de Conceito


Nem todos os gabaritos e dispositivos podem ser impressos em 3D; muitos exigirão a resistência do metal para atender às rigorosas exigências da produção em massa a longo prazo. No entanto, os gabaritos e dispositivos impressos em 3D podem servir como proxies para as ferramentas finais para testar ajuste, ergonomia e desempenho enquanto a linha de montagem está sendo construída ou reequipada. Peças substitutas podem ser impressas no formato de uma peça final para validar a linha de produção, evitando o desperdício de peças reais durante os testes pré-produção.


Dispositivos de Embalagem e Fixação Impressos em 3D


Imprima inserções personalizadas nos formatos exatos necessários para embalar e transportar produtos de formatos estranhos sem sofrer danos. Excelente para protótipos e produtos únicos.


Alcance Novas Eficiências com Gabaritos e Dispositivos Impressos em 3D Usando Essentium HSE


O custo e o tempo de produção de gabaritos e dispositivos por meios tradicionais muitas vezes resultam em ferramentas que não estão otimizadas para a tarefa em questão. Elas podem ser volumosas, pesadas ou resultar em fadiga e lesões para o usuário.


Gabaritos e dispositivos impressos em 3D podem reduzir os prazos de entrega, economizar dinheiro e proporcionar um maior controle sobre a funcionalidade e ergonomia. Com produção interna e supervisão, a personalização e a criatividade são aprimoradas. Formas complexas não são um problema como nos moldes convencionais; a fabricação aditiva é ótima para aplicações como inserções de morsa macia com recursos exclusivos como dentes necessários em posições precisas para fixar uma peça personalizada. Estas podem ser iteradas rapidamente e a baixo custo com pequenas alterações no arquivo CAD e reimpressas até que a forma exata seja alcançada.


Ferramentas perdidas, desgastadas ou quebradas podem ser impressas em 3D em qualquer quantidade sob demanda por apenas o custo do filamento. Se um engenheiro ou trabalhador da linha de montagem tiver uma ideia para melhorar a forma ou função atual de uma ferramenta, a fabricação aditiva oferece uma plataforma econômica para experimentar e projetar novas soluções para a saúde, segurança e produtividade melhorada dos usuários - e provavelmente com um peso muito menor do que o da ferramenta original.


Embora a fabricação aditiva não substitua gabaritos e dispositivos que exijam os mais altos níveis de resistência e durabilidade, se um produto estiver previsto para mudar frequentemente, se uma ferramenta estiver prevista para ter uma vida útil mais curta, ou se o volume não justificar o custo de produção de ferramentas convencionais, a impressão em 3D oferece uma alternativa viável para produzir os gabaritos e dispositivos necessários a uma fração do tempo e custo dos métodos tradicionais. A Plataforma de Impressão 3D Essentium HSE e nosso portfólio de materiais de engenharia oferecem a velocidade, resistência e escala necessárias para apoiar a produção interna de gabaritos e dispositivos exigida pelos fabricantes para minimizar o tempo de inatividade no chão de fábrica.


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