Robôs vs. CNC para manufatura aditiva de metal automatizada

Por David Alatorre, CTO, Rivelin Robotics

O uso de manufatura aditiva de metal revolucionou a indústria de manufatura, permitindo a criação de peças complexas e intrincadas de maneira mais rápida e econômica. No entanto, o pós-processamento essencial dessas peças introduz restrições financeiras e de tempo ao custo total 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 AM de metal 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 necessário com a forma, os recursos e as tolerâncias pretendidos.

Embora a remoção manual do suporte ainda seja o status quo para muitas aplicações de metal AM, este artigo abordará a transição para soluções automatizadas de remoção (e acabamento) do 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 no AM será eventualmente resolvido pela chamada impressão sem suporte. Claro, este seria o objetivo final, permitindo total liberdade de projeto com eficiência de recursos otimizada, onde matérias-primas e energia seriam usadas apenas para fazer a peça final e não os suportes.

Infelizmente, o setor AM ainda não existe e, embora os suportes estejam sendo minimizados por meio do design, eles ainda são - e serão no futuro previsível - uma necessidade. Minimizar a quantidade de material e energia usada 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 uso final, que pode, por exemplo, precisar ser projetada com cavidades preenchidas ou saliências levando à perda de peso leve. Projetos generativos também podem ser desnecessariamente limitados para obter os ângulos necessários para suportes reduzidos.

O foco na redução do suporte também pode afetar a eficiência do processo. Por exemplo, peças longas podem ter que ser construídas em uma orientação específica e, portanto, ocupam mais da placa de construção, e as construções empilhadas podem se tornar impraticáveis ​​devido às estruturas de suporte interconectadas.

Resumindo, embora devamos sempre nos esforçar para obter menos suporte, eles ainda são uma ferramenta necessária para os aplicativos AM mais complexos.

Pós-processamento manual Surpreendentemente, a remoção manual do suporte continua sendo o processo de escolha para a maioria dos usuários do AM atualmente. Requer técnicos altamente treinados para remover suportes com todos os tipos de ferramentas manuais tradicionais. As 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 baixo volume e alta mistura.

No entanto, a remoção manual do suporte também é muito demorada, trabalhosa e complicada, com poeira tóxica exigindo EPI ou ambientes protegidos. Risco de ignição e explosão de pólvora e lesões por esforço repetitivo 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 é difícil escalar se a demanda 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 manufatura, incluindo uma abordagem híbrida para AM. Eles são inegavelmente precisos e repetíveis. No entanto, só porque algo é comum e tem um bom histórico em algumas áreas, não significa necessariamente que seja sempre a melhor solução.

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