Design de produto com elementos embebidos para manufatura aditiva

Abstract

A capacidade de fabricar um produto através da manufatura aditiva (impressão 3D), possibilita a conceção de produtos com características únicas, que através de outros processos de fabrico não seria exequível ou simplesmente não viável. Numa primeira fase, foram realizados testes, onde se pôs em prática técnicas e estratégias relativas ao processo de embeber componentes no interior de produtos, durante o seu processo de fabrico. Estas estratégias, englobaram perceber a influência e importância dos passos relacionados com toda a metodologia envolvida, desde o planeamento associado à modelação 3D, que compreende a fase de levantamento dimensional dos componentes e atribuição de compensações dimensionais nas cavidades, passando pelo processo de slicing, onde se tem controlo sobre a suspensão temporária do processo de impressão (na camada pretendida), juntamente com parâmetros influenciadores como altura e padrão de camada, até à fase de embeber o componente, onde por vezes é necessário realizar uma preparação com a estabilização da sua superfície superior, embeber uma estrutura de atravancamento para bloquear o componente no interior da cavidade, ou recorrer a uma estrutura de suporte externa, quando o componente é parcialmente embebido e necessita de sustentação. Numa segunda fase, foi feita uma análise e comparação dos resultados obtidos, permitindo validar os métodos e estratégias utilizadas, percebendo quais os aspetos de maior relevância e como estes poderiam ser implementados posteriormente, na conceção de um produto híbrido. No contexto de desenvolvimento de produto, foram desenvolvidos conceitos que beneficiassem da tecnologia e processo de embeber componentes, finalizando com a produção de um protótipo.

The ability to manufacture a product through additive manufacturing (3D printing) enables the design of products with unique characteristics that would not be feasible or simply not viable through other manufacturing processes. In the first phase, tests were conducted to implement techniques and strategies related to the process of embedding components inside products during their manufacturing process. These strategies involved understanding the influence and importance of steps related to the entire methodology involved, from planning associated with 3D modeling, which includes the dimensional survey phase of the components and the assignment of dimensional compensations in the cavities, to the slicing process, where there is control over the temporary suspension of the printing process (on the desired layer), along with influencing parameters such as layer height and layer pattern, to the phase of embedding the component, where sometimes it is necessary to prepare by stabilizing its upper surface, embedding a blocking structure to lock the component inside the cavity, or resorting to an external support structure when the component is partially embedded and needs support. In the second phase, an analysis and comparison of the results obtained were conducted, allowing the validation of the methods and strategies used, understanding which aspects are most relevant and how they could be implemented subsequently in the design of a hybrid product. In the product development context, concepts were developed that benefited from the technology and process of embedding components, culminating in the production of a prototype.