Robôs vs. CNC para fabricação automatizada de aditivos metálicos

Por David Alatorre, CTO, Rivelin Robotics

O uso da manufatura aditiva metálica revolucionou a indústria manufatureira, permitindo a criação de peças complexas e intrincadas de maneira mais rápida e econômica. No entanto, o pós-processamento essencial destas peças introduz restrições de tempo e financeiras ao custo global por peça, o que pode anular completamente os benefícios da AM. A remoção do suporte é a primeira etapa crítica do pós-processamento de peças metálicas AM e é desafiadora. Hoje, os suportes ainda são essenciais para a fidelidade da peça durante o processo de fabricação, mas devem ser removidos para obter o produto acabado desejado com a forma, características e tolerâncias pretendidas.

Embora a remoção manual de suporte ainda seja o status quo para muitas aplicações de AM de metal, este artigo abordará a transição para soluções automatizadas de remoção (e acabamento) de suporte e considerará as vantagens e desvantagens do uso de sistemas de Controle Numérico Computadorizado (CNC) versus a versatilidade e confiabilidade dos robôs.

Apoiar ou não apoiar? Há um argumento de que o enigma da remoção de suporte em AM será eventualmente resolvido pela chamada impressão sem suporte. É claro que este seria o objetivo final, permitindo total liberdade de design com eficiência otimizada de recursos, onde as matérias-primas e a energia são utilizadas apenas para fazer a peça final e não os suportes.

Infelizmente, o sector AM ainda não chegou lá e, embora os apoios estejam a ser minimizados através da concepção, ainda são – e serão num futuro próximo – uma necessidade. Minimizar a quantidade de material e energia utilizada para suportes é a coisa certa a fazer em quase todas as situações, mas também pode comprometer a liberdade de design e prejudicar a funcionalidade desejada da peça de utilização final, que pode, por exemplo, precisar de ser projetada com cavidades preenchidas ou saliências levando à perda de leveza. Projetos generativos também podem ser restringidos desnecessariamente para obter os ângulos necessários para suportes reduzidos.

O foco na redução do suporte também pode afetar a eficiência do processo. Por exemplo, as peças longas podem ter de ser construídas numa orientação específica e, portanto, ocupar mais espaço na placa de construção, e as construções empilhadas podem tornar-se impraticáveis ​​devido às estruturas de suporte interligadas.

Em suma, embora devamos sempre lutar por menos suporte, atualmente eles ainda são uma ferramenta necessária para as aplicações AM mais complexas.

Pós-processamento manual Surpreendentemente, a remoção manual do suporte continua sendo o processo preferido da maioria dos usuários de AM atualmente. Requer técnicos altamente treinados para remover suportes com todos os tipos de ferramentas manuais tradicionais. Dremels também são úteis. É experimentado e testado, mas requer habilidade, resolução de problemas e criatividade. Ele pode ser adequado para ambientes de produção de alto mix e baixo volume.

No entanto, a remoção manual do suporte também é muito demorada, trabalhosa e confusa, com poeira tóxica exigindo EPI ou ambientes protegidos. O risco de ignição e explosão de pólvora e lesões por esforços repetitivos são problemas comuns. Além disso, não é repetível com precisão, com variabilidade de pessoa para pessoa e até mesmo de turno para turno, causando problemas de controle de qualidade e aumentos na taxa de refugo. Também será difícil escalar se a procura por peças AM começar a aumentar significativamente.

Automação Houve algum progresso com soluções para automatizar o pós-processamento de peças metálicas AM. O mais comum tem sido a utilização de fresadoras CNC, uma tecnologia comprovada para uma variedade de aplicações de fabricação, incluindo uma abordagem híbrida para AM. Eles são inegavelmente precisos e repetíveis. No entanto, só porque algo é comum e tem um bom historial em algumas áreas, não significa necessariamente que seja sempre a melhor solução.

O CNC pode funcionar bem se a peça em questão tiver tolerâncias restritas e onde a planicidade, circularidade, concentricidade ou dimensões tiverem que estar dentro de alguns mícrons. É também a tecnologia preferida para remoção de suporte em grandes lotes onde as geometrias são simples ou permitem fácil fixação em apenas algumas orientações. Da mesma forma, pode ser uma boa opção para impressões onde a remoção da plataforma com um CNC EDM cuida da maior parte do suporte.