Criando protótipos funcionais com materiais especiais

Saiba como a empresa Wöhler conseguiu obter resultados incríveis com o uso da Impressora 3D de estereolitografia e como ela otimizou a criação de protótipos funcionais. 

Empresa: Wöhler

Indústria: Engenharia

Perfil: Fabricante internacional de tecnologia de metrologia e inspeção. Fundada em 1932, a empresa familiar emprega hoje mais de 150 funcionários em sua sede em Bad Wünnenberg e também fora da Alemanha.

Desafio: Criar protótipos funcionais semelhantes em aparência e funcionamento, na preparação de um novo produto para fundição e manufatura.

Solução: Usando as impressoras 3D de estereolitografia Form 2 e dois materiais de engenharia diferentes, a Wöhler produziu internamente um gabinete de alta qualidade e um teclado flexível como protótipos funcionais, substancialmente mais rápidos e a um custo menor comparado à outros métodos de fabricação.

Resultados:

  • Redução de 70% no lead time, de 1 semana para 2 dias.
  • Redução de 75% no custo de protótipos.
  • A impressão 3D interna permitiu que a Wöhler testasse um protótipo funcional preciso, reduzindo os riscos de investimento em moldes e fabricação.

Perfil

A Wöhler, fabricante internacional de tecnologia de medição e inspeção, produz o medidor de umidade de madeira Wöhler HF 5500, um instrumento que mede a umidade da lenha e produtos de madeira, como pallets e lascas de madeira. Durante o desenvolvimento do HF 5500, Sebastian Leifels, designer de produtos da empresa, foi responsável por projetar e fabricar um protótipo que parece e funciona exatamente como o produto final, antes de passar o projeto para a moldagem e produção final.

“Essa etapa do processo de design é extremamente importante para evitar erros mais tarde na fabricação. Alterações no molde de injeção, bem como no produto final, são caras. Os custos variam de três a cinco dígitos de euro.”

No início do processo de design, Leifels usava internamente uma impressora 3D de tecnologia FDM industrial. No entanto, esta impressora não conseguia produzir os detalhes precisos necessários para o gabinete do dispositivo ou as partes flexíveis do teclado.

Com impressão 3D de estereolitografia (SLA) de alta resolução, Leifels e sua equipe conseguiram produzir protótipos funcionais com dois materiais diferentes por um quarto do custo, comparado à impressão FDM industrial.

protótipos funcionais
O designer de produtos Sebastian Leifels manteve a produção interna ao criar um protótipo parecido com o Wohler HF 5500 Wood Moisture Meter.

impressão-3d-ferramental

Desafio

O protótipo do medidor de umidade exigia vários materiais diferentes; no entanto, a precisão não foi boa o suficiente para testá-lo de forma confiável com componentes internos e eletrônicos.

A máquina também não conseguia imprimir peças flexíveis, o que significava que Leifels precisava passar por um processo complexo de projetar um molde para fundição, imprimi-lo na impressora FDM, fundir as partes flexíveis no molde e pós-processar a peça de forma meticulosa para obter superfícies suaves.

“Esse foi um processo demorado e ainda não conseguimos fornecer detalhes precisos. Agora, simplificamos nosso processo produzindo impressões de peças detalhadas diretamente na impressora 3D da Formlabs.”

protótipo funcional
A impressão 3D SLA é ideal para modelos que exigem alta precisão, como gabinetes de encaixe rápido.

Solução

Para cumprir seus prazos, Leifels teve que rapidamente testar alternativas em seu protótipo. Para fazer isso, eles aptaram por adotar uma das tecnologias da Indústria 4.0, a impressora 3D da Formlabs, a Form 2, que usa tecnologia de estereolitografia (SLA) para criar modelos precisos em questão de horas.

“Com a impressora 3D para desktop Formlabs, a produção do protótipo foi reduzida de vários dias para algumas horas. Ao produzir várias peças na impressora, economizamos várias semanas em todo o processo de desenvolvimento.”

Leifels e sua equipe usaram a Formlabs Black Resin (resina preta) para o case e a Flexible Resin (resina flexível) para o teclado. As chaves precisavam ser comprimidas quando o usuário as empurrava, o que exigia que as paredes do teclado fossem muito finas, mas duráveis. Usando o molde e a carcaça impressos por FDM, atingir esse nível de detalhe teria sido impossível.

A montagem e o acabamento do protótipo levaram apenas mais um dia, enquanto o protótipo teria levado uma semana usando a combinação anterior de impressão 3D FDM e moldagem.

produto final
Leifels criou teclas macias e um revestimento rígido do dispositivo com a mesma impressora 3D usando resinas diferentes.

Resultados

A prototipagem na Form 2 permitiu que a equipe da Wöhler aumentasse o controle e a velocidade no processo de design. Leifels executou a impressora dia e noite durante várias semanas durante a fase de desenvolvimento e foi capaz de produzir todos os elementos cruciais do protótipo em um dia.

Com a capacidade de criar mais protótipos funcionais com materiais que correspondem às propriedades do produto final, a equipe conseguiu passar mais tempo testando novas ideias e ajustando o projeto para chegar no design perfeito.

“A impressão 3D interna com materiais funcionais, como a Flexible Resin, permitiu que eu e minha equipe realizássemos uma série de testes com os protótipos, sem qualquer dano ou restrições funcionais da peça. Com a Form 2, temos a vantagem de testar as peças para cada dispositivo antes da produção em massa. O risco de re-trabalho do dispositivo mais tarde é baixo.”

 

protótipos funcionais

O uso de uma única máquina que produz vários materiais abriu novas possibilidades de prototipagem para a equipe da Wöhler. A criação de protótipos funcionais na Form 2 não só economizou tempo e dinheiro da equipe, mas também ajudou a criar produtos finais melhores.

medição

Usando as impressoras 3D da Formlabs, a Wöhler reduziu os prazos de entrega dos protótipos funcionais em 70% e alcançou 75% de redução de custos.

 

fonte: formlabs.com

 

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