Deje de hacer ingeniería excesiva:Convierta piezas de metal en plástico

Los ingenieros a menudo confían en los metales para crear productos robustos porque son fuertes, generalmente resistentes a la corrosión, térmicamente estables y son bastante conocidos en la comunidad de ingenieros. Dados los avances en termoplásticos y termoestables de alta ingeniería, técnicas de fabricación y herramientas de diseño digital, los plásticos son más capaces de lo que imagina. Es posible que esté sobredimensionando su pieza al hacerla de metal y perderse las muchas propiedades favorables de los plásticos.

Cosas a considerar

Para decidir si su parte es un buen candidato para la conversión de metal, es importante comprender los requisitos de rendimiento de su producto. ¿Cuáles son las condiciones de funcionamiento? ¿Qué son los casos de carga? ¿Cuánta fluencia/fatiga es aceptable? ¿Cuáles son las especificaciones en torno a la resistencia química y UV? Es posible que su pieza tenga requisitos no negociables que la hagan inadecuada para la conversión, pero la amplia gama de propiedades de materiales y variedades de plástico en el mercado hacen que encontrar una alternativa adecuada sea más fácil que nunca.

Suficientemente fuerte

Aunque los plásticos no tienen la resistencia del metal, ciertos plásticos son lo suficientemente fuertes para muchas aplicaciones. Por ejemplo, Cyanate Ester, un polímero patentado hecho para la tecnología de síntesis de luz digital (DLS) de Carbon®, tiene una alta deflexión térmica, resistencia y rigidez. En particular, la rigidez es comparable a la de un nailon relleno de fibra de vidrio y se ha utilizado para reemplazar algunos componentes metálicos heredados donde el costo o el peso son consideraciones más importantes. Un rediseño cuidadoso que haga uso de características estructurales complejas, como nervaduras y refuerzos, podría permitirle convertir su pieza de metal a plástico y seguir cumpliendo con sus requisitos funcionales.

En algunos casos, las piezas de plástico incluso pueden funcionar mejor que las piezas de metal. Las piezas de metal con geometrías complejas a veces requieren procesos secundarios como soldar componentes separados para lograr la geometría final. Las soldaduras introducen puntos de posible debilidad y corrosión, mientras que un componente de plástico se puede producir como una sola pieza sin estos defectos, como se ve en la imagen a continuación.

Mejoras en el rendimiento

Los plásticos de hoy también ofrecen una amplia gama de beneficios funcionales. Por ejemplo, los engranajes son buenos candidatos para la conversión, porque el plástico correcto puede no requerir lubricación externa, lo que a menudo requiere el metal. Además, en un entorno altamente corrosivo, la pieza de plástico puede tener una vida útil más prolongada y, en última instancia, superar a su equivalente de metal.

Otros beneficios funcionales del plástico incluyen sellado mejorado, vibración, amortiguación de sonido y resistividad eléctrica y térmica. Los métodos de fabricación de plástico también logran tolerancias más altas que las láminas de metal o los componentes fundidos. Por último, los métodos de fabricación de plástico le brindan más control sobre la estética de su producto, lo que le permite personalizar colores, agregar logotipos personalizados o aplicar texturas.

Ahorro de tiempo y dinero

Hay muchos ahorros de costos para descubrir a través del rediseño de piezas metálicas. Un ejemplo obvio es el aeroespacial, donde la reducción de masa de meras onzas se traduce en dólares significativos. Otras áreas donde puede encontrar ahorros incluyen:

• Ahorro de material y tiempo al eliminar la necesidad de recubrimiento o pintura adicional requerida para muchas piezas de metal
• Ahorro de costes gracias a una mayor eficiencia de los materiales en los procesos de forma casi neta
• Reducción de costos de mano de obra y tiempo lograda a través de la consolidación del ensamblaje que es posible gracias al moldeado y la impresión 3D

Aquí hay un ejemplo de ahorro de costos reales de nuestro negocio. Los conductos de aire son excelentes candidatos para la consolidación de piezas porque la geometría y el flujo de aire se pueden optimizar con aditivos. Fast Radius fabrica el conducto de refrigeración en la serie de impresoras HP 500/300 utilizando HP MJF. Al consolidar ocho partes (principalmente de metal) en una sola, HP pudo simplificar su cadena de suministro y reducir el costo de los componentes en un 30 por ciento.

¿Moldeo o impresión?

Muchos factores influyen en la decisión de qué proceso de fabricación de plástico utilizar. Los siguientes factores brindan orientación sobre cuándo considerar la fabricación aditiva en lugar de las técnicas de moldeo tradicionales.

• Tiempo de entrega – Si bien la preparación para el moldeado puede llevar meses, la fabricación aditiva reduce el tiempo de entrega a días o semanas, lo que puede acelerar el lanzamiento de su producto.
• Punto de equilibrio – Muchos procesos de moldeo requieren grandes volúmenes para tener sentido desde el punto de vista financiero debido a los altos costos de herramientas y configuración. En volúmenes más bajos, la fabricación aditiva proporciona ahorros de costos significativos.
• Libertad de diseño – La fabricación aditiva hace posibles diseños que antes no se podían fabricar, desbloqueando mucho valor. Adición de funciones estructurales complejas, como celosías, geometrías orgánicas y personalización entre piezas.

Hazlo mejor

El hecho de que algo funcione no significa que no debas intentar que funcione mejor. La conversión de piezas o ensamblajes de metal en plástico puede ser un excelente lugar para encontrar eficiencia y ahorro de costos en su lista de materiales. En Fast Radius, hemos ayudado a innumerables empresas a mejorar el diseño y el rendimiento de sus productos mediante la conversión de metal a plástico. Por ejemplo, convertimos el intercambiador de calor tradicional a Cyanate Ester y obtuvimos una mejora de 2x en la transferencia de calor. También ayudamos a Bastian Solutions a crear un brazo más liviano para su robot de manejo de materiales al fabricar una sola pieza de forma aditiva con PA 12 en lugar de un ensamblaje compuesto principalmente de metal.

Entonces, la próxima vez que estés diseñando una pieza de metal, te desafiamos a que te detengas y te preguntes:¿esta pieza podría hacerse mejor con plástico?

¿Quiere dejar de diseñar en exceso sus piezas metálicas? Comuníquese con los expertos de Fast Radius, quienes pueden ayudarlo a identificar piezas, rediseñarlas y fabricarlas de manera más eficiente.

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