A manufatura aditiva industrial SLS permite o desenvolvimento e teste funcional mais rápidos e de menor custo de protótipos de sistemas de tanques de combustível.
No desenvolvimento de sistemas de combustível automotivos, a produção de protótipos tem sido tradicionalmente limitada por ferramentas caras e longos prazos de fabricação. As carcaças dos tanques de combustível, os defletores internos e outros componentes são normalmente produzidos por meio de termoformagem a vácuo com ferramentas de fabricação rápida ou usinagem CNC, o que torna as iterações de projeto dispendiosas e demoradas.
A impressão 3D industrial por SLS (Sinterização Seletiva a Laser) oferece uma abordagem alternativa. Ao eliminar a necessidade de ferramentas e produzir peças funcionais de polímero diretamente a partir de dados CAD, os fabricantes podem acelerar significativamente a validação de protótipos, reduzindo os custos de desenvolvimento.
Substituição de ferramentas e usinagem CNC pela produção SLS
A fabricação convencional de protótipos de tanques de combustível geralmente requer ferramentas específicas. Dependendo do tamanho do tanque, um molde de termoformagem rápida pode custar aproximadamente de US$ 5,500 a US$ 7,000, com um prazo de produção de cerca de 12 a 14 dias. Os defletores internos do tanque de combustível são geralmente usinados em CNC a partir de polietileno, custando aproximadamente de US$ 400 a US$ 800 por peça e exigindo de quatro a sete dias para serem produzidos.
Quando os projetos mudam — como acontece frequentemente durante o desenvolvimento de um produto — o processo de fabricação ou usinagem muitas vezes precisa ser repetido, aumentando os custos e os prazos do projeto.
Para melhorar a eficiência do desenvolvimento, o fornecedor de sistemas de combustível automotivo Sistemas Automotivos YAPP Adotamos a solução industrial SLS da TPM3D, combinando o Impressora 3D P360 SLS com o Estação de Processamento de Pó PPS360. A empresa usa Precimid1176Pro GF30 PRETO, um material PA12 reforçado com fibra de vidro, para fabricar protótipos de defletores de tanques de combustível diretamente a partir de projetos digitais.
A transição da usinagem terceirizada para a produção interna por SLS reduziu substancialmente o ciclo de desenvolvimento. Agora, os protótipos de defletores podem ser produzidos em um único dia, em vez de aproximadamente cinco dias, reduzindo o prazo de entrega em cerca de 80%.
Os custos de fabricação também diminuíram significativamente. O custo de produção de um protótipo de defletor foi reduzido de aproximadamente US$ 625 para cerca de US$ 85—uma redução de 87%.
Após o jateamento de areia, as peças impressas apresentam precisão dimensional e qualidade de superfície suficientes para montagem e avaliação funcional. Os engenheiros podem modificar modelos CAD, imprimir peças atualizadas e concluir a validação no dia seguinte, permitindo iterações de projeto muito mais rápidas.
Sistemas SLS de grande formato para protótipos de tanques de combustível
Além dos componentes individuais, os sistemas SLS de laser duplo de grande formato da TPM3D — incluindo o P550DL e S600DL—possibilitar a produção em peça única de protótipos de tanques de combustível de grande porte.
Em comparação com os processos tradicionais de termoformagem a vácuo, os custos de fabricação de um protótipo completo de tanque de combustível podem ser reduzidos em aproximadamente US$ 7,000 para cerca de US$ 1,250, representando uma redução de custos de aproximadamente 82%.
Os prazos de entrega também podem ser reduzidos de aproximadamente 12 dias para apenas dois dias, diminuindo o tempo de entrega em cerca de 83%.
A TPM3D também está desenvolvendo sistemas SLS em escala métrica, projetados para suportar aplicações automotivas ainda maiores no futuro.
Testes funcionais além de protótipos visuais
Ao contrário dos modelos de aparência produzidos exclusivamente para revisões de design, os componentes do tanque de combustível fabricados por SLS podem ser usados para testes funcionais durante o desenvolvimento do produto.
Aplicações típicas de validação incluem:
- Simulação de vibração em seis eixos: A resistência mecânica e as propriedades isotrópicas do Precimid1176Pro GF30 BLK permitem que protótipos de tanques de combustível impressos em peça única sejam submetidos a testes de simulação de vibração e carga. Sensores integrados também podem ser incorporados para coletar dados de tensão e deformação durante os testes.
- Avaliação de vedação e temperatura: Após o pós-processamento e o tratamento de vedação, os tanques de combustível impressos podem ser avaliados quanto à estanqueidade ao ar, à água e ao desempenho térmico.
- Testes acústicos: Defletores impressos para tanques de combustível permitem uma avaliação rápida de projetos de redução de ruído, possibilitando que os engenheiros comparem múltiplas versões do projeto e, ao mesmo tempo, minimizem os custos de desenvolvimento.
Essas capacidades ampliam o papel da SLS além da prototipagem visual, permitindo que as equipes de engenharia validem o desempenho do produto mais cedo no processo de desenvolvimento e dando suporte à produção funcional de baixo volume, quando apropriado.
Acelerar o desenvolvimento digital para sistemas de combustível automotivos
Com as montadoras de veículos reduzindo cada vez mais os ciclos de desenvolvimento, a manufatura aditiva está se tornando uma ferramenta cada vez mais prática para a produção de protótipos e validação de engenharia.
Ao combinar hardware industrial SLS com materiais poliméricos de nível de engenharia, a solução da TPM3D permite que os desenvolvedores automotivos reduzam a dependência de ferramentas dedicadas, acelerem as iterações de design e diminuam os custos de fabricação de protótipos.
Para aplicações como sistemas de tanques de combustível — onde várias rodadas de validação são frequentemente necessárias — a impressão 3D SLS oferece um fluxo de trabalho de fabricação flexível que permite decisões de engenharia mais rápidas, mantendo o desempenho funcional necessário para os testes.
Leia mais:
- Prototipagem rápida com impressão 3D SLS — O guia completo
- Do protótipo à produção: 3 usos de peças automotivas impressas em 3D com SLS em veículos elétricos
- Impressoras 3D a laser com tecnologia de fusão em leito de pó plástico: tecnologia, materiais e seleção de máquinas.
- Guia completo de materiais para impressão 3D SLS (PA12, PA11, CF, GF, PEEK e mais)
- Obtida a classificação de retardância à chama UL94 5VA no material de nylon 12 TPM3D SLS.
