Impressão 3D de Plástico em Grande Formato: Carcaça de Sistema HVAC Automotivo Produzida em Peça Única com a Farsoon CAMS HT1001P
A Farsoon Technologies, em colaboração com a SAPW Automotive Technology Co., imprimiu uma unidade de climatização automotiva (HVAC – Heating, Ventilating and Air Conditioning) de polímero em peça única no novo sistema Farsoon HT1001P CAMS® (Solução de Manufatura Aditiva Contínua). Esta unidade HVAC específica mediu 37,4 pol x 16,6 pol x 8,2 pol (950 mm x 423 mm x 207 mm) e é utilizada para o sistema de aquecimento, ventilação e ar condicionado instalado no painel de todos os automóveis fabricados atualmente.
Figura 1: Estrutura geral e tamanho da carcaça do HVAC em mm. (X: 16,7 pol, Y: 8,2 pol, Z: 37,4 pol)
Fabricação de uma Unidade HVAC: Tecnologias Tradicionais e Complicações
1. Tecnologias Tradicionais: Método CNC
Embora o CNC seja um método bem conhecido e amplamente utilizado para a criação de modelos, o alto custo dos equipamentos e as altas exigências técnicas para os profissionais diminuem seus benefícios. Devido ao diâmetro, comprimento e folga de corte da ferramenta, qualquer peça com comprimento superior a 3,4 pol (100 mm) precisa ser dividida em pedaços menores e depois montada. Além disso, certos recursos e rebaixos exigem o reposicionamento da peça de trabalho, forçando a precisão a depender em grande parte da experiência dos profissionais e da qualidade dos dispositivos de fixação, em vez da precisão inerente do próprio equipamento CNC.
Passos para Fabricação com CNC:
Passo 1: Dividir os dados tridimensionais em pedaços menores e programar cada peça para ser processada separadamente pelo equipamento CNC.
Tempo necessário: ~ 4 a 6 horas por peça
Passo 2: A fresadora CNC é usada para cortar todas as peças.
Tempo necessário: ~ 50 horas
Passo 3: Aparagem manual, polimento e união das peças seccionadas.
Tempo necessário: ~ 4 a 6 horas por peça
Resumo do Processo CNC: ~ 62 horas no total são necessárias para fabricar uma única peça.
2. Tecnologias Tradicionais: Método de Moldagem em Silicone
Desvantagens: Alto custo por peça única, baixa resistência, longo tempo de montagem e baixa precisão.
Vale ressaltar que o molde de silicone é muito sensível às condições de pressão e aquecimento, e pode ocorrer um encolhimento considerável do silicone e dos materiais líquidos durante o processo de cura. Além disso, o processo do molde de silicone envolve várias etapas e técnicas complexas. Esses fatores fazem com que a precisão do tamanho do produto não seja garantida, geralmente ultrapassando 0,5 mm / 100 mm, enquanto na prototipagem automotiva a tolerância exigida é de 0,2 mm / 100 mm.
Passos para Fabricação com Molde de Silicone:
Passo 1: Produzir o protótipo. Isso geralmente é feito com um processo SLA (Estereolitografia).
Tempo necessário: ~ 70 horas para produzir o molde mestre.
Passo 2: Colocar o produto SLA em uma caixa de construção e despejar a borracha de silicone dentro dela. Deixar a borracha de silicone curar.
Tempo necessário: ~ 6 horas para a borracha de silicone curar completamente.
Passo 3: Cortar o molde de silicone solidificado e remover o protótipo SLA do interior. Aparar o excesso de silicone para garantir um bom encaixe da peça do molde e, em seguida, selar o molde de silicone. Em um sistema de fundição a vácuo ou em processos manuais, despejar os materiais de uretano líquido no molde de silicone através do canal de vazamento. Aquecer para solidificar.
Tempo necessário: ~4 horas.
Passo 4: Separar o molde de silicone e remover a peça de silicone. Aparar as rebarbas e polir para obter o produto acabado.
Tempo necessário: ~ 6 horas por pessoa.
Resumo do Processo de Moldagem em Silicone: ~ 120 horas necessárias para fabricar um molde mestre, preparar o molde e fundir uma peça completa.
O processo tradicional de silicone exige muita mão de obra e várias pessoas para criar múltiplos moldes. A precisão pode variar de peça para peça, e o processo geralmente é medido em dias, não em horas.
Por que a Impressão 3D é Benéfica para a Indústria Automotiva
Formação em Peça Única de Estruturas Complexas
O design do HVAC apresenta inúmeras estruturas internas, como reentrâncias e estruturas de encaixe. Se produzido através do método CNC, o HVAC terá que ser usinado em várias peças e depois montado. Isso consome tempo, é trabalhoso e as junções podem gerar pontos de falha e desvios de tamanho que criam problemas de encaixe. Em comparação com a impressão 3D, a formação do HVAC ocorre em uma única peça, produzindo um item com texturas de superfície mais suaves, maior resistência, sem pontos de falha devido a fixadores, além de economizar tempo e mão de obra, o que reduz os custos.
Liberdade de Design e Inovação
Os processos tradicionais de fabricação de automóveis para estruturas de alta complexidade precisam de ferramentas e processamentos específicos, como estampagem por prensas, que possuem restrições quanto ao tamanho e aos ângulos das ferramentas. Devido a essas limitações, ao processar certos detalhes e estruturas, o design se torna extremamente difícil de ser executado. Isso pode causar atrasos e comprometer a funcionalidade da peça ao tentar produzir um design inovador. No entanto, a impressão 3D é um processo que não necessita dessas ferramentas e, ao converter estruturas complexas e de formas irregulares em processamentos por camadas sucessivas, permite total liberdade para o design e a inovação.
Ciclo de Desenvolvimento de Veículos Encurtado
O ciclo de desenvolvimento de veículos é sensível ao tempo para o lançamento de produtos e consiste em um processo longo e complicado, desde o planejamento do produto até a chegada ao mercado. O ciclo de desenvolvimento mais longo para a manufatura tradicional geralmente leva até 57 meses. A maior parte do tempo é gasta em peças de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento) e integração, verificação de sistemas, fabricação do automóvel e controle de qualidade. O trabalho mais demorado é a fabricação dos equipamentos e o desenvolvimento de moldes, que podem levar até um ano para serem concluídos.
A impressão 3D da Farsoon possui inúmeras vantagens técnicas que se baseiam na rápida correção de erros de design, na melhoria da eficiência da produção e na redução dos custos de desenvolvimento. Comparado ao desenvolvimento de moldes tradicionais, bem como ao forjamento, fundição e outros processos complexos, o elo intermediário é simplificado e o ciclo de desenvolvimento é encurtado. O ciclo de prototipagem deste molde HVAC por impressão 3D é de apenas 10 horas em comparação com os processos de manufatura tradicionais: 62 horas para CNC e 120 horas para fazer um molde de sílica (silicone).
Apresentando os Sistemas HT1001P CAMS® e Suas Vantagens
Devido à dimensão do comprimento da peça do HVAC ser de 37,4 pol (950 mm), se ela fosse produzida em sistemas de impressão 3D de manufatura aditiva SLS (Sinterização Seletiva a Laser) de tamanho médio, com 15,7 pol x 15,7 pol x 17,7 pol (400 mm x 400 mm x 450 mm), ela precisaria ser construída em várias partes e depois montada e polida. Isso poderia causar problemas de resistência, linhas de costura/emenda e complicações adicionais. A produção das peças também levaria mais de 48 horas para o processamento de dados, sinterização e pós-processamento.
No entanto, o HT1001P da Farsoon, equipado com um cilindro de construção com dimensões de 39,4 pol x 19,7 pol x 17,7 pol (1000 mm x 500 mm x 450 mm), torna possível a impressão do HVAC em uma única peça. Isso não apenas melhora a eficiência, mas também elimina o processo de montagem e polimento das posições articuladas, além de ser produzido em apenas 10 horas.
Comparação dos tempos de construção do HVAC em métodos de processamento comuns:
Aderindo ao conceito de transformar a impressão 3D em manufatura direta, a HT1001P é adaptada para a industrialização da manufatura aditiva com uma taxa de tempo de construção de até 15L/h. A HT1001P é capaz de realizar a produção em série de muitas peças com uma eficiência de produção de quase 100%, além da fabricação de protótipos de grande porte para as indústrias automotiva, aeroespacial, de produtos de consumo e muitas outras. A capacidade de sinterização em alta temperatura é adequada para materiais com temperatura de sinterização inferior a 220°C, como Ultrasint X043 (PA6), FS6028PA (PA6) e FS3300PA (PA12).
Sobre a UP3D
A fabricação de plásticos em grande formato está redefinindo a engenharia automotiva, permitindo a consolidação de estruturas complexas — como a carcaça de um sistema HVAC — em uma peça única e altamente resistente, reduzindo o tempo de produção de dias para apenas 10 horas. Se o seu projeto exige essa mesma agilidade, liberdade de design e redução drástica de custos operacionais, a UP3D é a parceira certa para o seu negócio. Acesse nosso site, converse com nossa equipe de especialistas e descubra como as nossas soluções de manufatura aditiva industrial podem escalar e transformar a sua linha de produção!
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