Principais aplicações industriais da impressão 3D FDM no fabrico

A impressão 3D FDM é uma das tecnologias de fabrico aditivo mais utilizadas para a criação de protótipos industriais, ferramentas e produção de baixo volume. Estas indústrias, incluindo a automóvel, a aeroespacial, a médica e os fabricantes de produtos de consumo, estão a tirar partido da serviços de modelação por deposição fundida a fim de diminuir o custo de desenvolvimento do produto, encurtar os ciclos de validação do design do produto e fornecer peças termoplásticas rígidas personalizadas com melhor adaptabilidade.

Neste artigo, analisamos as principais aplicações industriais, os materiais de impressão 3D FDM mais utilizados e as razões subjacentes ao investimento contínuo das empresas em tecnologias de impressão 3D industriais, especificamente em aplicações de prototipagem rápida, ferramentas e assistência à produção.

O que é a impressão 3D FDM?

A modelação por deposição fundida (FDM) é um processo de fabrico aditivo que envolve a colocação em camadas de um material de filamento termoplástico, como ABS, PLA, PETG, Nylon ou TPU. Durante o processo de impressão, o filamento termoplástico é aquecido e extrudido através de um bocal para uma plataforma de construção com base num desenho CAD. Este processo, tal como descrito acima, é mais económico e desperdiça menos material.

As empresas e organizações estão a escolher os serviços profissionais de impressão 3D FDM porque:

• Prototipagem e desenvolvimento de produtos mais rápidos

• Menores custos de ferramentas e de fabrico

• Elevada flexibilidade de conceção para geometrias complexas

• Redução do desperdício de material em comparação com os métodos de fabrico convencionais

• Personalizável para produção de baixo volume

Aplicações industriais da impressão 3D FDM

1. A impressão 3D FDM na prototipagem rápida e no desenvolvimento de produtos

A prototipagem rápida é uma das aplicações industriais mais importantes da tecnologia de impressão 3D FDM. Na indústria transformadora, as empresas utilizam as impressoras FDM para produzir rapidamente protótipos de modelos CAD para efetuar testes funcionais, verificação do design, análise de engenharia, antes de procederem à produção em grande escala.

Vantagens da prototipagem rápida FDM:

• Maior rapidez na validação do projeto e na análise de engenharia

• Diminuição do custo de desenvolvimento de produtos

• Modificação simplificada da conceção e da iteração

• Prototipagem funcional do produto antes da produção

• Redução do tempo de desenvolvimento até ao mercado

2. Aplicações da impressão 3D FDM na indústria automóvel

As empresas do sector automóvel utilizam a impressão 3D FDM industrial para criar protótipos de painéis de instrumentos de veículos, condutas de ar, gabaritos e acessórios de montagem, caixas leves, componentes de testes funcionais, etc.

 Utilizações mais populares na indústria automóvel:

• Prototipagem do painel de instrumentos interno do automóvel

• Condutas de ar, caixas leves

• Fabrico de peças de teste funcionais

• Fabrico de gabaritos e acessórios

• Dispositivos de fixação e montagem

Atualmente, a maioria das empresas do sector automóvel utiliza os serviços de impressão 3D FDM industrial para minimizar os custos das ferramentas e reduzir o tempo de fabrico, aumentando também a flexibilidade na produção.

3. Componentes para a indústria aeroespacial e aeronáutica

Os fabricantes do sector aeroespacial exigem estruturas leves e precisão dimensional, ao mesmo tempo que utilizam materiais termoplásticos de elevado desempenho para o fabrico de componentes. As peças aeroespaciais incluem:

• Fabrico de peças interiores de cabina

• Fabrico rápido de protótipos de estruturas ligeiras

• Prototipagem rápida de ferramentas e auxiliares de montagem

• Conceção técnica e fabrico de condutas de ventilação

• Prototipagem rápida de modelos de ensaio de engenharia

Os materiais de qualidade de engenharia, como o ABS, o Nylon, o Nylon com fibra de carbono e o ULTEM, oferecem uma elevada resistência ao calor e propriedades mecânicas para utilizações aeroespaciais e industriais.

4. Ferramentas industriais e auxiliares de fabrico

A impressão 3D FDM é amplamente utilizada para fabricar gabaritos, fixações, end-effectors robóticos e ferramentas de montagem personalizadas para a produção industrial. Estas ferramentas e gabaritos personalizados reduzem o custo de produção, permitindo o fabrico de peças precisas a um custo de fabrico muito baixo. As aplicações de fabrico incluem:

• Verificação dos manómetros

• Efectores terminais robóticos

• Ferramentas manuais com formato ergonómico

• Dispositivos de montagem

• Modelos de embalagem

5. Soluções para o sector médico e dos cuidados de saúde

No sector da saúde, a impressão 3D FDM está a ser aplicada para fabricar modelos anatómicos, próteses, modelos de planeamento cirúrgico pré-operatório e protótipos de dispositivos médicos. Os prestadores de cuidados de saúde e os fabricantes de dispositivos médicos utilizam a impressão 3D FDM para produzir modelos anatómicos específicos do doente, próteses e protótipos de dispositivos médicos. 

Algumas aplicações amplamente utilizadas da impressão 3D FDM no sector da saúde são:

• Modelo anatómico pré-operatório para planeamento cirúrgico

• Protótipo ortopédico

• Protótipos de dispositivos protéticos

•  Invólucros de dispositivos médicos

• Modelo de formação e educação

6. Fabrico de produtos de consumo

No sector do fabrico de produtos de consumo, a impressão 3D FDM é utilizada na criação de protótipos de embalagens, em testes ergonómicos e na produção de produtos personalizados de baixo volume. A tecnologia de impressão 3D tem sido utilizada no processo de desenvolvimento e teste para otimizar o design e a função de um produto antes da produção em massa.

Algumas aplicações típicas da impressão 3D FDM no fabrico de produtos de consumo são:

• Modelos de conceitos de produtos

• Protótipo de pacote

• Produção de componentes para dispositivos vestíveis

• Componentes de teste funcional

• Produção de produtos de baixo volume

Porque é que as indústrias preferem a tecnologia FDM

As empresas continuam a investir na impressão 3D FDM a nível industrial porque a tecnologia reduz os custos de fabrico e encurta o tempo de produção, aumentando também a flexibilidade.

• Fabrico eficiente em termos de custos:  A impressão 3D FDM não resulta em desperdício de materiais e a necessidade de ferramentas dispendiosas é eliminada, tornando-a adequada para protótipos e produção de pequenos lotes.
  

• Ciclos de produção mais rápidos: As impressoras FDM industriais resultam em tempos de iteração de design mais rápidos e reduzem os prazos de fabrico. Com um tempo de configuração muito reduzido, a FDM industrial imprime a um ritmo muito rápido.
  

• Flexibilidade de conceção: Com um FDM baseado em CAD, é possível fabricar geometrias complicadas, que podem ser aplicadas a peças industriais com maior flexibilidade.

Considerações finais

A utilização industrial da impressão 3D FDM está a aumentar continuamente, uma vez que as empresas procuram beneficiar de processos de fabrico mais rápidos, adaptáveis e menos dispendiosos. Abrangendo várias indústrias, incluindo a engenharia automóvel e aeroespacial, os cuidados de saúde e a produção de bens de consumo, a FDM tem ajudado as empresas a aumentar a sua produtividade, a acelerar o desenvolvimento de novos produtos e a lançar produtos no mercado, rapidamente, com serviços fiáveis de modelação por deposição fundida. Contactar a Norck para soluções personalizadas no fabrico de aditivos.

À medida que o panorama do fabrico de aditivos evolui, a tecnologia posicionou o FDM como um elemento-chave que continua a influenciar a produção industrial.

FAQs (Perguntas mais frequentes)

1. Que sectores utilizam a impressão 3D FDM? 

Os sectores automóvel, aeroespacial, da saúde, dos produtos de consumo e do fabrico industrial utilizam a impressão 3D FDM para protótipos, ferramentas e peças de utilização final de baixo volume. 

2. O FDM é adequado para o fabrico industrial?

Sim, no domínio da impressão 3D industrial, o FDM é normalmente aplicado na prototipagem de peças funcionais e no fabrico de peças de baixo volume para utilização final, ferramentas, gabaritos e acessórios.

3. Que tipo de materiais são aplicáveis ao FDM?

No FDM, os materiais normalmente utilizados são o ABS, PLA, PETG, Nylon, TPU, Nylon com fibra de carbono e ULTEM para utilização final industrial.

4. Como é que a modelação por deposição fundida faz avançar o fabrico?

Os serviços de modelação por deposição fundida ajudam a acelerar a criação de protótipos, a produção de ferramentas personalizadas, a produção de peças leves e a acelerar os ciclos de desenvolvimento de produtos.