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Jul 31, 2023

Nova técnica de usinagem CNC dos processos de impressão 3D em camadas de espelhos Thermwood

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O fabricante de máquinas Thermwood anunciou sua mais recente inovação de fabricação, uma técnica chamada Cut Layer Additive (CLA). O processo é na verdade uma forma de usinagem CNC, o pão com manteiga da Thermwood, mas com algumas características únicas que permitem a produção de pilhas de material que podem ser montadas em um objeto completo semelhante a um feito com manufatura aditiva (AM).

O coração do CLA é o seu software. Baseando-se no aprendizado de máquina, a ferramenta foi treinada para converter dados CAD em camadas individuais para serem usinadas pelo sistema CLA em um processo de duas etapas. O primeiro passo é “Enviar para o Shape”, no qual o software pega um arquivo CAD e define a superfície externa da peça a ser feita. Na segunda etapa, o operador da máquina seleciona o material com que será feita, a espessura das paredes, a quantidade de aparas e quantos segmentos serão feitos para cada camada. Tudo isso é feito por meio de uma interface visual simples, seja na própria máquina ou em um computador.

O sistema CLA então usina cada folha de material carregada em segmentos individuais que possuem adicionalmente um código QR impresso. As peças são então montadas manualmente, com os códigos QR indicando para onde vai cada elemento no processo de conexão. Dependendo do material e da aplicação, estas peças são montadas através de meios adequados, como cola e buchas ou parafusos metálicos. Uma vez montado, o objeto completo pode ser finalizado conforme necessário.

Para facilitar a montagem, recursos como furos de alinhamento de cavilhas e marcadores de inserção, bem como furos de fixação para aparafusamento de camadas metálicas, são incorporados ao processo de fabricação. Passagens internas para aquecimento interno ou fluido de resfriamento, além da capacidade de incluir estruturas internas de reforço, estão em desenvolvimento. O sistema CLA inclui um trocador automático de ferramentas com até 12 ferramentas, um cabeçote roteador de 18 HP e 24.000 RPM para usinagem rápida e uma mesa de corte a vácuo de 5'x12'.

Até agora, a Thermwood demonstrou o uso de CLA para a produção de uma ferramenta de layup aeroespacial feita de placa de fibra fundida com epóxi com revestimento de uretano de vários componentes. Ele foi usinado e montado em menos tempo do que o necessário para a impressão 3D usando o sistema AM (LSAM) de grande escala da empresa, com material no valor de US$ 2.000. Um padrão de drone foi produzido com apenas US$ 400 em materiais, enquanto um acessório de acabamento aeroespacial oco de alumínio também foi criado.

Ferramenta de layup aeroespacial feita em placa de fibra fundida com epóxi com revestimento de uretano de vários componentes.

A fabricação de objetos laminados (ou em camadas) (LOM) é uma forma de impressão 3D frequentemente negligenciada, mas altamente promissora, que está começando a ter um renascimento silencioso graças a empresas como Impossible Objects e Alloy Enterprises. Ao empilhar folhas de material e depois separar a geometria desejada da pilha, é possível usar uma variedade muito maior de matéria-prima do que a disponível em outras formas de impressão 3D. O desafio, contudo, é como remover seletivamente o excesso de matéria da construção.

Padrão de drone feito com material no valor de menos de US$ 400.

No caso do CLA e do AM ultrassônico da Fabrisonic, a usinagem é o método de escolha. A Thermowood, no entanto, ainda depende da montagem manual, enquanto os outros processos descritos possuem técnicas automatizadas para combinar as camadas individuais. Quando a Impossible Objects começou a criar sua tecnologia AM baseada em compósitos, folhas de material compósito eram empilhadas manualmente. Agora, ao entrar numa nova era de desenvolvimento, tem o que descreve como a tecnologia de impressão 3D mais rápida do mercado.

Fixação de acabamento aeroespacial em alumínio

Com isso em mente, é bem possível que a Thermowood automatize o processo de montagem. Pode-se imaginar uma equipe de braços robóticos industriais cumprindo a palavra, por exemplo. Como a Thermwood, um fabricante legado de CNC, saltou com sucesso para a adição com máquinas extrusoras de materiais de grande formato, isso não seria uma surpresa. Em muitos aspectos, estas empresas estabelecidas são as que estão preparadas para a melhor transição para o espaço de produção digital no âmbito dos esforços da Administração Biden para relocalizar a produção, uma vez que já estão ligadas à cadeia de abastecimento de defesa que está a orientar estes esforços.