Produção

Apr 27, 2024

Durante o processo de construção AM, o software Assure da Velo3D rastreia uma validação camada por camada da atmosfera, dos consumíveis e da integridade do leito de pó para permitir a qualidade da peça. Imagem cortesia de Velo3D.

À medida que o caso da fabricação aditiva em escala de produção se desenvolve, um ponto delicado é a consistência e a qualidade das peças impressas em 3D, especialmente para indústrias altamente regulamentadas, como aeroespacial e defesa. No entanto, os avanços nos sistemas de monitorização de hardware e no software de controlo de processos, juntamente com inovações emergentes em inteligência artificial (IA) e monitorização in-situ, estão a começar a mitigar obstáculos persistentes relacionados com a qualidade, abrindo caminho para uma adoção mais generalizada da produção aditiva (AM).

O controle de qualidade é um problema em todos os métodos de fabricação, mas a AM tem preocupações diferentes e mais desafiadoras. Ao contrário de um processo de fabricação tradicional, como a fresagem controlada numericamente por computador (CNC), em que o material permanece homogêneo, a AM cria simultaneamente peças e materiais. Portanto, as peças feitas com métodos de fabricação tradicionais são produzidas com maiores níveis de consistência, uma vez estabelecidos e verificados determinados padrões de materiais. Em comparação, a AM é mais suscetível à variabilidade de peças e materiais, dada a dupla função da tiragem.

“Com AM, você pode testar uma geometria e obter determinados parâmetros de material e depois imprimir adequadamente uma peça diferente e obter diferentes propriedades de material”, diz Niall O'Dowd, fundador e CEO da Phase3D, que comercializa uma solução de inspeção de qualidade em tempo real. controle de peças impressas em 3D. “A orientação diferente das peças em uma câmara de construção, a impressão em locais físicos diferentes, até mesmo pessoas diferentes orquestrando um trabalho de impressão – essas variáveis ​​entram nas propriedades dos materiais e no desempenho das peças de maneiras complexas e não bem compreendidas em toda a indústria.”

A falta de padrões de qualidade de impressão 3D universalmente reconhecidos, juntamente com um grupo restrito de especialistas adequadamente treinados em práticas de garantia de qualidade para tecnologias AM ainda relativamente nascentes, agravaram o problema e continuam a ser um obstáculo à adoção de AM em escala de produção. À medida que a AM amadurece, novas capacidades estão eliminando algumas das questões de garantia de qualidade (QA), mas a maioria dos sistemas atuais ainda não foram arquitetados com um nível de controle e validação de processo que se preste ao controle de qualidade formal e padronizado, dizem os especialistas.

A falta de padrões acordados coloca sobre os primeiros adotantes de tecnologias AM em indústrias como aeroespacial, automotiva e de dispositivos médicos a responsabilidade de criar seus próprios sistemas e processos de gestão de qualidade sob medida. Com certeza, as práticas personalizadas de controle de qualidade dão conta do recado, mas não são facilmente transferíveis entre colaboradores do setor e até mesmo dentro de diferentes departamentos e locais de fabricação dentro de uma única empresa.

Muitas empresas estão a optar pela AM como método de produção, em parte para realizar um fabrico mais localizado e para resolver os desafios da cadeia de abastecimento que surgiram durante a pandemia. Mas estabelecer e implementar práticas de controle de qualidade personalizadas é caro e demorado, o que, em muitos casos, anula os benefícios da AM de nível de produção na cadeia de suprimentos.

“Todo o cenário está dificultando a adoção”, diz O'Dowd. “As empresas adotaram a AM para resolver problemas da cadeia de fornecimento e obter peças rapidamente, mas se tiverem que passar um mês ou mais testando uma peça, isso pode realmente prejudicar o cronograma.”

Os apelos por recursos aprimorados de controle de qualidade para impressoras 3D estão ressoando, especialmente entre os fornecedores do setor AM de metal e aqueles com sistemas voltados para aplicações de nível de produção. Muitos fabricantes de impressoras 3D estão aprimorando suas plataformas com câmeras integradas, tecnologias ópticas e algoritmos de visão mecânica para aprimorar o controle da impressora; outros estão a introduzir capacidades de monitorização in-situ, que monitorizam os trabalhos de impressão camada por camada em tempo real para detetar anomalias e potencialmente iniciar ações para evitar desperdício de materiais, tempo e custos.

O aumento do uso de simulações mais poderosas no início do estágio de projeto também está ganhando popularidade como forma de promover práticas de projeto para AM (DfAM) que melhoram a qualidade das peças. Ao mesmo tempo, as plataformas de software de gerenciamento de qualidade e DfAM são continuamente aprimoradas para facilitar a detecção de anomalias, planejar construções mais eficazes e permitir controles mais granulares de hardware de impressão avançado para ajustar os parâmetros de impressão.