O desenvolvimento automotivo está avançando mais rapidamente, mas a validação da fundição ainda envolve ligas reais, espessura de parede, tratamento térmico e usinagem. Os protótipos de polímero ajudam na aparência e no ajuste, mas não podem substituir uma peça fundida de metal em testes estruturais, térmicos, de vedação e de durabilidade. Esperar por padrões e moldes de formação de macho de areia pode retardar a iteração de peças fundidas de motor, transmissão, acionamento elétrico, gerenciamento térmico e chassis.
A impressão 3D em areia produz moldes e machos diretamente a partir de dados de fundição para que as equipes possam obter peças metálicas antes que as ferramentas de produção sejam congeladas. Ele conecta design digital com peças fundidas de protótipos; ele não substitui todos os processos de aditivos automotivos nem imprime diretamente o componente metálico final.
Da iteração do design à validação da fundição
1. Defina o objetivo de validação
Decida se a peça é para verificação de embalagem, teste de fluidos, teste de bancada ou durabilidade do veículo. O objetivo estabelece requisitos de liga, tratamento térmico, dimensionais, de superfície e END e esclarece quais diferenças da rota de produção futura são aceitáveis.
2. Conclua o projeto de fundição
Adicione dimensões extras para compensar o encolhimento da peça fundida e usinagem posterior, sistema de canal de metal fundido, alimentadores de peça fundida, respiros e suportes de localização do macho e, em seguida, revise o enchimento e a solidificação. Se a peça futura utilizar fundição sob pressão ou outro processo de produção em massa, documente as diferenças esperadas em microestrutura, superfície e desempenho.
3. Imprimir moldes e machos
Inspecione, divida, corte e aninhe os dados da areia antes da impressão 3D, injetando seletivamente o aglutinante no pó. Um arquivo revisado pode ser impresso novamente sem reconstruir um molde de formação de macho de areia dedicado, que é a principal fonte de velocidade de iteração.
4. Finalize e despeje
Despulverize, cure, cubra, monte os machos e feche o molde antes de vazar no processo aprovado. Verifique se a areia solta foi removida de caminhos complexos e suporta machos frágeis durante o manuseio.
5. Teste e envie os resultados de volta
Após a remoção da areia da peça solidificada, tratamento térmico e usinagem, realizar testes dimensionais, tomográficos ou radiográficos, de vazamento, de fluxo, mecânicos ou de bancada. Alimente os resultados na próxima revisão de CAD e no plano de fundição para criar um verdadeiro ciclo de iteração digital.
Para uma rota de desenvolvimento relacionada, consulte o papel e os limites da impressão em areia no desenvolvimento de gigcasting.
Tarefas automotivas que se adaptam ao processo
- passagens de óleo e líquido refrigerante nas carcaças do motor e da transmissão;
- amostras metálicas de baixo volume para e-drive, carcaças de motores e sistemas térmicos;
- conceitos estruturais e de chassi antes do investimento em ferramentas de produção;
- peças sobressalentes limitadas para veículos clássicos, equipamentos de teste ou peças descontinuadas; e
- produção de pontes durante uma transição de fornecedor ou reparo de ferramentas.
Cada caso deve ser avaliado em relação ao tamanho, areia e condições de fundição no molde de areia e fluxo de trabalho do macho. Nossa lista de verificação de aplicações automotivas abrange mais exemplos.
A iteração rápida não significa ignorar a validação de engenharia
Um arquivo pode mudar mais rápido que uma ferramenta, mas cada revisão significativa pode alterar o preenchimento, o encolhimento, a distorção ou a ventilação do macho. Mudanças nas passagens, na espessura da parede, no sistema de canal de metal fundido ou na orientação exigem uma revisão renovada do processo. Os programas automotivos também precisam de revisões, materiais e relatórios de testes rastreáveis, para que os resultados de diferentes protótipos não sejam misturados.
A BYD expandiu seu uso de fabricação aditiva para amostras automotivas e validação de testes de estrada, incluindo suportes leves, carcaças de baterias e componentes de gerenciamento térmico. Os processos aditivos à base de polímero, metal e areia atendem a diferentes tarefas: polímero para forma e ajuste, AM metálico para peças funcionais selecionadas e moldes digitais em areia onde é necessária uma fundição em liga real com passagens complexas.
Dos protótipos à produção de pontes
Quando o projeto está se estabilizando, mas as ferramentas de produção não estão prontas, os moldes impressos podem suportar uma quantidade limitada de pontes. A revisão então muda de “Com que rapidez podemos obter a primeira parte?” para:
- produção aceita por turno e retorno da caixa de construção;
- consistência do lote para areia, ligante e revestimento;
- capacidade de limpeza, montagem de moldes, vazamento e inspeção;
- gestão das diferenças de desempenho da parte de produção futura; e
- o volume no qual as ferramentas convencionais ou metálicas devem assumir.
Para uma produção em massa estável, ferramentas convencionais, fundição de baixa pressão ou fundição sob pressão podem proporcionar menor custo unitário. A areia digital cria valor ao validar mais cedo, reduzindo o uso de ferramentas iniciais e mantendo a flexibilidade de baixo volume.
O sistema de impressão 3D em areia SJ-1200 produz moldes e machos industriais. Para uma revisão automotiva, forneça dados 3D, liga, objetivo do teste, quantidade e marco. Uma estratégia de moldagem híbrida também pode ser apropriada.
Perguntas frequentes
Como a impressão 3D em areia é usada no desenvolvimento automotivo?
Ela fabrica moldes e machos de fundição diretamente a partir de dados digitais, fornecendo aos engenheiros protótipos de metal para testes dimensionais, de fluxo, de montagem, de bancada ou de durabilidade antes que as ferramentas de produção sejam concluídas.
Uma mudança de design requer uma nova ferramenta?
O arquivo digital normalmente pode ser revisado e reimpresso sem um novo molde completo de formação de macho de areia. Mudanças críticas na geometria ainda exigem revisão do processo de fundição e da qualidade.
Ele pode ser usado para componentes de motor, transmissão e EV?
Muitos alojamentos e componentes de fluido podem ser avaliados, mas a adequação depende da liga, tamanho, passagens, desempenho alvo e testes. Nem todas as tarefas de impressão 3D automotiva utilizam uma rota de areia.
Um processo pode servir tanto para protótipos quanto para produção de pontes?
Sim, mas a produção de pontes precisa de maior capacidade, consistência, rastreabilidade e controle de custos, além de um ponto definido para a mudança para ferramentas de produção.
Quais informações do projeto uma equipe automotiva deve fornecer?
Forneça o modelo de fundição, liga, requisitos de usinagem e inspeção, objetivo de validação, quantidade, plano de revisão e meta de entrega, além de defeitos existentes e informações do sistema de canal de metal fundido, quando disponíveis.