A varredura 3D une-se à impressão 3D em metal

A impressão 3D em metal é uma tecnologia de fabricação em rápida expansão, com pontos fortes exclusivos que abrem mais possibilidades para o desenvolvimento flexível de produtos, desempenho aprimorado e menores tempos de execução de atividades. O grande desafio: Custos relativamente elevados, combinados a uma estrutura extra de apoio. Há um desconhecimento generalizado entre os potenciais clientes quanto à forma de utilizar essa tecnologia inovadora para alcançar o seu potencial. 

A Qualified Rapid Products (QRP) é uma fornecedora de finalização completa de peças metálicas impressas em 3D. A empresa norte-americana fornece produtos compostos de alumínio, titânio, aço inoxidável, aço ferramenta, cromo e inconel, concentrando-se em peças funcionais de alta precisão e baixo volume, i.e., filtros em favo, atuadores robóticos finais, ferramental ou protótipos de peças estampadas e prensadas, ou adaptadores para diversas aplicações. Desde 2015, a QRP aplica um sistema de medição com alojamento fechado da Hexagon para a inspeção de peças de desempenho crítico. Para tais peças, a precisão dimensional é essencial. Além disso, a empresa efetuou um estudo de permuta de tolerâncias com o scanner 3D.

Fornecedora, consultora e projetista

A QRP fornece aos seus clientes um serviço completo, superando assim os concorrentes. Além do pré e pós-processamento e da produção de peças metálicas impressas em 3D de alta qualidade, a empresa também oferece consultoria e otimização de projetos. Os clientes da QRP são engenheiros mecânicos que precisam de um produto que tenha sido qualificado, com o seu formato/peso otimizado e/ou uma interação funcional de baixo custo. Eles são beneficiados de novos recursos geométricos para obter maior resistência, leveza, tamanho pequeno, projetos totalmente corretos; eles produzem menos peças, obtêm formatos personalizados e não precisam possuir o seu próprio ferramental. Os clientes da QRP também compram tempo: Obtêm um feedback mais rápido em projetos interativos – tudo isso leva a ciclos de desenvolvimento abreviados.

A impressora 3D aplicada é especializada em peças pequenas com resolução detalhada. Utilizando um processo especial de soldagem (fusão a laser em leito de pó), agrega o pó metálico através da solda. Camada a camada, a impressora gera componentes a partir de pó metálico de um componente utilizando dados de CAD 3D como base. A QRP atribui uma alta ênfase à inspeção e verificação para garantir que os seus produtos atendem aos requisitos do cliente.

Com o scanner 3D da Hexagon, os produtos manufaturados são inspecionados quanto à sua precisão dimensional. Os alinhamentos e desvios em relação aos dados do CAD são documentados no relatório de medição. A análise dos dados é executada com o software PolyWorks® Inspector. Os dados medidos, no formato STL, são comparados à geometria de referência. Os clientes da QRP atribuem importância a dados objetivos e diagramas de contorno. Os requisitos variam de simples plotagens dimensionais de contorno, com a melhor adequação à geometria original, a relatórios de inspeção apresentando resultados para todas as dimensões críticas.

As varreduras 3D podem ser utilizadas para replicar peças existentes e gerar um STL para futuros trabalhos em CAD ou para a impressão 3D.

O sistema confiável para a varredura de objetos pequenos

O sistema de medição de alojamento fechado é apropriado para a aquisição precisa, automatizada e tridimensional de dados de objetos técnicos muito pequenos. Está equipado com um sistema de duas câmeras e luzes de LED de alta intensidade. O seu sensor, graças à forma como foi projetado, não oferece apenas 10 vezes mais intensidade de luz, mas também resulta em uma melhoria significativa da resolução de bordas. Juntamente com a aquisição de dados e a velocidade de avaliação otimizadas, o usuário recebe ainda mais rapidamente dados de objetos 3D com alta precisão. Graças à unidade rotativa e inclinável, de posicionamento livre, o scanner captura até mesmo geometrias de objetos complexos. Além disso, devido ao alojamento fechado do sistema, a digitalização fica bem protegida e, portanto, não suscetível a quaisquer interferências nos arredores. Os dados de medição são gerados no formato STL e podem ser utilizados para processamento posterior por qualquer programa de software CAD ou de inspeção.

Estudo de permuta de tolerâncias para impressão 3D em metal

Conforme a QRP, uma das dúvidas mais comuns em relação à manufatura aditiva de metais é quais tipos de tolerâncias podem ser mantidas. A pergunta não é fácil de responder, uma vez que os resultados de tolerância dependem muito da orientação da construção e da estrutura de suporte. Além disso, as tolerâncias dependem do método de medição, da estrutura de referência dos dados e do tipo de medição (p. ex., forma, posição, etc.).

Para responder mais explicitamente a essa pergunta, a QRP efetuou um estudo de permuta de tolerâncias com a ajuda do sistema de medição da Hexagon. Eles pegaram uma simples metade de molde com tolerâncias GD&T e positivas/negativas explicitamente definidas. Então, fabricaram e mediram a peça resultante. Os dados foram analisados utilizando o PolyWorks® Inspector.  A peça foi orientada na mesma impressora 3D que as peças de inspeção regular deles.

O resultado do estudo demonstra que variáveis múltiplas precisam ser mantidas e controladas rigorosamente para garantir que a medição fica de acordo com a impressão e os requisitos. Por exemplo, a estrutura de apoio na peça foi muito usinada, resultando em uma altura mais fina da peça sendo inspecionada. Sob uma inspeção, alguém poderia alegar que a impressão foi incorreta ou que o dispositivo de inspeção 3D não foi preciso. Neste caso, foi a falha do operador mecânico, resultando em uma peça mais fina que o requerido.

O que o estudo fornece é uma visão sobre como as tolerâncias dependem muito da orientação da construção, da estrutura de apoio e da produção da peça. Eles podem identificar facilmente o quanto isso influencia as dimensões finais e poderia distorcer radicalmente os resultados do dispositivo de inspeção 3D.

No passado, a QRP costumava solucionar as suas tarefas de medição com calibradores mecânicos. Os requisitos crescentes dos clientes relacionados à precisão aumentou a necessidade da empresa usar uma metrologia óptica 3D. Robert Smith, diretor da QRP, está satisfeito com a decisão em prol da Hexagon. Ele desejava um sistema para capturar muitos dados rapidamente e que fosse capaz de combinar diferentes imagens em um único arquivo STL: “O sistema de medição apresenta uma precisão incrível – capaz de fazer inspeções e verificações geométricas qualificadas. Trata-se de uma solução integrada e de fácil operação para obter resultados de medição altamente precisos e meticulosos. A sua natureza de alojamento fechado mantém tudo limpo e impede a entrada de luz e ruídos.”

 
Agradecemos à QRP pelo apoio amigável durante a criação deste relatório de aplicação!