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Estudos de casos da indústria automotiva

A prototipagem é a força motriz por trás dos grandes automóveis

Os gigantes automobilísticos BMW e Jaguar Land Rover — bem como os fornecedores de acessórios como a Minimizer — descobriram que nada acelera mais o design e a produção automotiva do que a impressão 3D.

Modelo 3D de ventilação da Jaguar

História

A Jaguar Land Rover instalou uma Objet Connex500 em meados de 2008. A impressora 3D foi escolhida devido à sua capacidade de lidar com múltiplos materiais, a qual combina dois materiais diferentes e faz uso de seus melhores atributos para produzir modelos de alta qualidade.

As duas marcas premium Jaguar e Land Rover são controladas pelos mesmos proprietários desde 2000, primeiro como parte da Ford Motor Company e agora como braço no Reino Unido do grupo indiano TATA.

As duas marcas iniciaram originalmente suas atividades com perspectivas completamente diferentes. O primeiro Jaguar, o SS100, foi lançado em 1935 como o primeiro carro esportivo acessível capaz de atingir 160 km/h. Com suas linhas clássicas e seu alto desempenho, ele se tornou inspiração para uma linhagem notável de automóveis Jaguar com reputação de serem velozes, confortáveis e vencedores de corridas.

Em contrapartida, o primeiro Land Rover 80 Série 1, produzido em 1948, possuía atributos completamente diferentes, sendo um ‘veículo multifuncional’ com acabamento robusto, design e sem adornos e capacidade "off-road". Hoje, oito linhas de veículos são produzidas pela Jaguar Land Rover (JLR). Para garantir que essas linhas mantenham sua posição premium no mercado, quase 20% da força de trabalho da Jaguar Land Rover é empregada no desenvolvimento de produtos, onde as técnicas de CAD mais avançadas são utilizadas em conjunto com prototipagem e maquinaria internas para comprovar os novos designs da forma mais rápida possível. Além da criação de modelos CNC e de uma oficina de metais e ferramentas totalmente equipada, os recursos de prototipagem incluem várias máquinas de prototipagem rápida que usam tecnologias de SLA, sinterização a laser e jato de polímeros.

Prototipagem de peças diretamente dos dados de CAD

Modelo 3D de peças automotivas

A Jaguar Land Rover investiu na Objet Connex500 em 2008 para ampliar seus recursos de prototipagem rápida baseada em resina. A capacidade de criar modelos diretamente de dados de CAD com materiais elásticos e do tipo borracha e a produção de mecanismos funcionais foram outros benefícios importantes que contribuíram para a redução dos ciclos de desenvolvimento. Para comprovar sua capacidade, a Objet Connex foi inicialmente usada na produção de um conjunto completo de painel de ventilação para um Range Rover Sport. Ele foi modelado com materiais rígidos para a caixa e as lâminas de deflexão de ar e materiais do tipo borracha para os botões de controle e a vedação de ar. A Jaguar Land Rover foi capaz de imprimir uma peça funcional inteira em um único processo. Uma vez impresso, o modelo foi retirado da Objet Connex, limpo e testado imediatamente, provando que as dobras das lâminas todas funcionavam e que o botão de controle tinha a aparência certa.

A espinha dorsal da impressora 3D é a tecnologia de jato de tinta 3D. Ao jatear dois materiais de modelos distintos em combinações definidas em uma estrutura de matriz, é possível criar vários materiais flexíveis e rígidos com propriedades mecânicas e físicas e acabamentos diferentes. Usando essa tecnologia, a Objet Connex da Jaguar Land Rover já acumulou 5000 horas de operação, imprimiu mais de 2500 peças e usou 600 kg de resina. Comprovando a produtividade e a confiabilidade da tecnologia da Objet Connex, a impressora 3D exigiu pouquíssima manutenção e a substituição de apenas cinco cabeças de impressão em todo esse período, sempre nos intervalos recomendados pela Objet para manter o máximo de qualidade.

O número de peças produzidas na Objet Connex vem aumentando continuamente à medida que a equipe descobre novas formas de lucrar com os recursos de impressoras 3D. Os números ainda são um pequeno percentual das 30.000 peças prototipadas pela Jaguar Land Rover a cada ano, mas muitas delas são sinterizadas a laser. Para peças de resina, a tendência é em favor da Objet Connex, que agora é responsável por um terço da produção É interessante notar que a Objet Connex é muitas vezes usada para produzir peças rígidas compostas por um único material graças à sua velocidade e ao pós-processamento simples. No modo multimaterial, ela é usada em várias atividades. Entre elas estão estilização e conceitos de HMI (interfaces homem/máquina), como botões, seletores e chaveiros.

Testes de encaixe e funcionamento

Modelo esporte da Jaguar Land Rover

A moldagem multicomponente também é uma função importante do sistema de impressão 3D Objet. Dois materiais são usados, sem ser misturados, para criar, por exemplo, uma tampa com vedação de borracha. Após a limpeza, o conjunto pode ser usado diretamente nos testes de encaixe e funcionamento. Outras áreas importantes do uso da Objet Connex incluem o desenvolvimento de vedações de portas e polainas protetoras, onde apenas o Tango Black Plus não rígido é usado, e, mais recentemente, a criação de peças para testes funcionais.

O maior usuário dos recursos da Objet Connex é o departamento de estilo da Jaguar Land Rover. Mais da metade de tudo o que é produzido na impressora 3D Objet encontra seu caminho para o estúdio de design para ajudar a finalizar as novas propostas de design.

Um bom exemplo foi a criação de um sistema telescópico completo de lavagem de faróis que se estende e limpa os faróis toda quinta vez que o para-brisas é lavado. Os componentes impressos na Objet Connex se mostraram robustos o suficiente para enfrentar testes rigorosos, permitindo que o design fosse comprovado antes do oneroso estágio de maquinaria.

Os diferentes atributos da Objet Connex entraram no jogo de formas diferentes no caso das aplicações acima, mas, em resumo, os benefícios gerais para a Jaguar Land Rover são uma boa definição de peças com elevada precisão e controle dimensional, bem como um rápido tempo de resposta devido à fácil operação, alta velocidade de montagem e processo de limpeza simples. Mais especificamente, a impressora 3D Objet Connex impressionou com sua capacidade de prototipar peças diretamente dos dados de CAD que, de outra forma, teria sido um processo demorado e caro.

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