Fraunhofer acelera a Moldagem por Injeção de Metal com Ferramentas Impressas em 3D

Instituto de pesquisa adota a Moldagem por Injeção Livre para fornecer prototipagem rápida de peças de metal complexas

Fraunhofer IFAM

Fraunhofer IFAM - um instituto na renomada Sociedade Fraunhofer - é um líder reconhecido no campo da Moldagem por Injeção de Metal (MIM) e atende empresas nos setores aeroespacial, de energia, marítimo e outras indústrias exigentes. Para apoiar a pesquisa em novas aplicações, ao mesmo tempo em que reduz os prazos de entrega e os custos, a Fraunhofer decidiu recentemente implementar o processo de Moldagem por Injeção Livre (FIM) alimentado pela impressora 3D de mesa XiP da Nexa3D e tecnologia LSPc®. Esta plataforma permite que os fabricantes façam protótipos de peças moldadas por injeção complexas de forma rápida e econômica antes de investir em ferramentas de metal convencionais.

Desafio

A produção de ferramentas para moldagem por injeção de metal é custosa e demorada

Na moldagem por injeção de metal (MIM), o pó de metal é misturado com um aglutinante plástico para criar uma matéria-prima que é então injetada em um molde de metal. A natureza abrasiva da matéria-prima demanda alta qualidade na fabricação das ferramentas, e a complexidade do processo MIM geralmente resulta na necessidade de várias iterações. A Fraunhofer queria oferecer às empresas um caminho para testar novos conceitos de forma rápida e econômica, e recorreu à Nexa3D e à Moldagem por Injeção Livre para fornecer uma solução.

"A Moldagem por Injeção Livre nos fornece as ferramentas perfeitas para apoiar empresas inovadoras enquanto testam novos conceitos e materiais."

- Sebastian Hein, Fraunhofer IFAM

Cliente

Fraunhofer IFAM

Indústria

Pesquisa e Inovação Contratadas

Produtos

• Impressora 3D de Mesa XiP

• Estação de Desmoldagem

• Resina para Ferramentas Impressas em 3D xMOLD

Aplicação

• Ferramentas de Molde para Injeção Impressas em 3D

Vantagens

• Capacidade de oferecer peças de metal protótipo em 10 dias ou menos

• Redução significativa nos custos de ferramentas de prototipagem

• Aumento da liberdade de design

• Desenvolvimento e inovação com menor risco

Solução

Ferramentas de molde para injeção impressas em 3D usando resina xMOLD e

Moldagem por Injeção Livre

A Fraunhofer se inspirou em outras empresas que utilizam a Moldagem por Injeção Livre e decidiu introduzir a Impressora 3D de Mesa XiP e a resina xMOLD. Esta plataforma compacta é a solução ideal para imprimir moldes no intervalo de tamanho de produto geralmente encontrado na MIM, e a resina para ferramentas xMOLD tem um histórico sólido para a moldagem de materiais de alto desempenho.

Benefício

Ciclo de design de 2 semanas habilitado para peças de metal complexas

Ao adotar o processo FIM usando a impressora 3D XiP da Nexa3D e o material xMOLD, a equipe da Fraunhofer IFAM proporciona uma série de benefícios aos seus clientes.

Prototipagem Rápida: O FIM permite que a Fraunhofer prototipe rapidamente peças de MIM para demonstração e testes de validação do cliente. As propriedades do material das peças FIM têm demonstrado corresponder de perto às produzidas com ferramentas de aço convencionais, garantindo uma avaliação de desempenho precisa.

Economia de Tempo e Custos: O FIM permite que a Fraunhofer IFAM reduza drasticamente o tempo e os custos necessários para a produção de ferramentas piloto. A velocidade excepcional da impressora XiP permite a impressão e injeção no mesmo dia, ao mesmo tempo em que proporciona economia de custos e tempo superiores a 75% em comparação com ferramentas piloto convencionais.

Desenvolvimento e Inovação com Menos Risco: A Fraunhofer IFAM já demonstrou que o FIM é compatível com os materiais de alimentação Catamold da BASF, o padrão-ouro, permitindo que os clientes usem materiais bem caracterizados para seu desenvolvimento e inovação.

Impacto no Cliente

Prototipagem de MIM para designs complexos demonstrada

A moldagem por injeção de metal tem sofrido com a escassez de opções de prototipagem. Abordagens convencionais baseadas em AM, seja em pó ou aglutinante, não podem ser usadas para avaliar trajetos de fluxo, padrões de estresse no molde ou deformação de peças moldadas durante a desengorduramento e sinterização. Como consequência, os injetores de moldes tiveram que investir em ferramentas piloto de alto custo quando desejavam validar projetos de peças e parâmetros de processo. Já com o primeiro projeto - modelado em torno do Suporte do Motor a Jato GE - a Fraunhofer IFAM demonstrou a simplicidade, velocidade e liberdade de design desbloqueadas com a Moldagem por Injeção Livre.

A equipe da Fraunhofer decidiu por um design de suporte adequado para moldagem por injeção e usar um material Catamold 17-4PH bem conhecido e disponível da BASF. Uma célula de impressão XiP foi usada para imprimir as ferramentas de moldagem por injeção solúveis, e uma máquina de moldagem por injeção Arburg 320 foi empregada para completar a moldagem.

O projeto confirmou vários aspectos importantes da Moldagem por Injeção Livre:

• O tempo de design do molde diminui de dias para horas, pois os moldes não precisam incorporar linhas de separação, pinos de ejeção ou características deslizantes.

• A fabricação de moldes de teste pode ser feita em dias, em vez de semanas.

• A moldagem por injeção pode ser realizada usando máquinas de moldagem por injeção padrão e materiais de alimentação, fornecendo uma qualidade de material que rivaliza com a da moldagem por injeção de metal convencional.

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