Usinagem CNC x Impressão 3D para prototipagem rápida

Desenvolvimento de protótipos para testes

Processo básico de desenvolvimento de protótipos

O desenvolvimento rápido de protótipos abrange principalmente protótipos não metálicos e metálicos. Essas peças são utilizadas no lugar das peças de ferramentas de produção para verificar a estrutura, a função, a aparência e outros requisitos.

A produção de protótipos não tem um ponto fixo no cronograma de desenvolvimento do projeto e, muitas vezes, é ajustada para atender às necessidades reais de teste. À medida que os ciclos de desenvolvimento continuam a se encurtar, os prazos de entrega dos protótipos também estão sendo reduzidos. Isso impulsionou a adoção de tecnologias como a impressão 3D e a fabricação rápida de ferramentas para atender às necessidades de prototipagem rápida. Os processos atuais para protótipos não metálicos incluem principalmente fresagem e gravação de alta velocidade, bem como impressão 3D. Os processos comuns para protótipos metálicos rápidos incluem usinagem, fusão a laser em leito de pó e estampagem com ferramentas flexíveis. O processo e o material selecionados variam de acordo com a estrutura da peça, a finalidade de uso e o ambiente de operação.

Rota do processo CNC para prototipagem rápida

Atualmente, a usinagem CNC é um dos processos mais utilizados na produção de protótipos. Seu fluxo típico inclui a análise da peça, a análise do processo, o planejamento do processo, a programação NC, a transferência do programa e a fresagem e gravação CNC.

Fresagem e gravação de alta velocidade CNC para protótipos não metálicos

A fresagem e gravação de alta velocidade CNC para protótipos não metálicos é utilizada principalmente para peças protótipos grandes de plástico e materiais acrílicos transparentes. Pára-choques dianteiros e traseiros automotivos, painéis de instrumentos e painéis internos das portas, por exemplo, podem ser usinados em seções e, em seguida, colados e submetidos a acabamento superficial. Essas peças podem ser utilizadas para análises de aparência, validação de montagem e outros testes durante o desenvolvimento de novos veículos.

Seleção de processos para protótipos rápidos em metal

A usinagem de metais com CNC é semelhante à fresagem e gravação em alta velocidade com CNC para protótipos não metálicos; no entanto, os protótipos metálicos geralmente precisam ser usinados como uma peça única e não exigem que o modelo CAD seja dividido em seções. No entanto, exigem o projeto de dispositivos de fixação para reposicionamento e refixação. Como metais e materiais não metálicos apresentam níveis de dureza diferentes, seus parâmetros de programação também diferem significativamente. Sem dividir o modelo na fase inicial, a colagem e o acabamento posteriores geralmente são desnecessários; apenas operações como a rosqueamento de furos são necessárias. A usinagem de peças como juntas de direção, suportes de suspensão e matrizes de estampagem de metal pode atender aos requisitos de validação de montagem durante o desenvolvimento de novos veículos.

O valor complementar da impressão 3D e de outros processos rápidos

A usinagem CNC é um processo de fabricação subtrativa, enquanto a impressão 3D é um processo de fabricação aditiva. A fresagem e a gravação CNC removem uma grande quantidade de material excedente, ao passo que a impressão 3D pode ser programada diretamente a partir de um modelo digital e produzir uma peça física. Por isso, oferece alta aproveitamento do material. Dependendo do princípio subjacente, os processos de impressão 3D incluem a estereolitografia (SLA), a modelagem por deposição fundida (FDM), o processamento digital de luz (DLP) e a fusão a laser de metal em leito de pó. Seu processo típico inclui a preparação de dados, a produção da peça e o pós-processamento. Em comparação com a usinagem CNC, a cadeia de processos é mais curta e geralmente requer menos tempo de preparação e pós-processamento.

Estampagem com ferramentas flexíveis para protótipos

A estampagem com ferramentas flexíveis é frequentemente utilizada na fabricação de protótipos de veículos. Essas peças geralmente não exigem alta resistência à tração, mas apresentam requisitos rigorosos em termos de prazo de entrega e custo. O projeto das matrizes, portanto, concentra-se principalmente na conformação, e não na resistência à tração, e geralmente não inclui um prendedor de chapa. Após a conformação, equipamentos de corte a laser podem ser utilizados diretamente para perfurar orifícios e aparar a peça.