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Estudos de casos do setor de defesa

A impressão 3D é sua parceira quando você mais precisa

Quando a pressão para maximizar os recursos une-se a uma missão para oferecer segurança em condições extremas, a inovação é mais do que uma vantagem competitiva. Ela é um salva-vidas.

Os fabricantes do setor militar dependem da impressão 3D para produzir equipamento de defesa altamente personalizado e em pouco tempo.

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Localizado na Base Aérea de Sheppard, Wichita Falls, Texas, o Trainer Development Flight (TDF) é um centro que projeta, desenvolve e fabrica simuladores e auxílios de treinamento para a Força Aérea e todas as ramificações do Departamento de Defesa (DoD) conforme o necessário. Esses itens são usados em numerosos ambientes de treinamento, incluindo sistema de aviônica, armas e combustível e sistemas de prontidão médica, HVAC e telecomunicações.

Os simuladores e auxílios de treinamento podem ser tanto os produtos originais quanto réplicas de produtos existentes, tudo depende das necessidades de cada treinamento. Alguns dispositivos não precisam ser unidades funcionais. Assim, normalmente não vale a pena comprar o item de verdade. Na maioria das aplicações de treinamento, é mais econômico treinar os alunos em réplicas, em vez dos muitas vezes caríssimos equipamentos.

O TDF usa manufatura digital direta para fabricar a ampla maioria dos seus produtos de treinamento. Para isso, ele emprega quatro máquinas de fabricação aditiva FDM em um local centralizado com processos AFSO 21 (Lean) incorporados ao processo global.

Desafio real

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Antes de adicionar a manufatura digital direta a seus processos, o TDF usava métodos tradicionais para fabricar seus produtos. A manufatura convencional geralmente é mais demorada porque engloba várias etapas, como usinagem, torneamento mecânico, soldagem, dobragem e corte de folhas metálicas. Uma dificuldade semelhante ocorre na produção das ferramentas necessárias para moldar uma peça.

“Como a maioria de nossos projetos é produzida apenas uma vez ou em volumes muito baixos, os métodos tradicionais tornam-se muito caros”, diz Mitchell Weatherly, líder do TDF. “Somente cerca de 10% de nosso trabalho é prototipagem, enquanto que 90% é produção.”

Solução real

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Antes de optar pela FDM, o TDF considerou “uma enormidade” de outros processos aditivos, diz Weatherly. “Com a FDM, o investimento é inicial, e não constante”, diz ele. “As peças são duráveis e possuem o nível certo de detalhes que precisamos. Além disso, o processo é ambientalmente seguro e 100% ‘verde’, com zero de desperdício.”

O TDF é responsável pelo design e pela fabricação de uma replica exata de um veículo aéreo autônomo (UAV), ou “drone”, para o treinamento de técnicos em manutenção. Ele já construiu uma grande variedade de componentes internos e externos usando suas máquinas FDM. As peças incluíam a maior parte dos componentes do corpo, bem como vários capôs, propulsores e antenas. Eles também compraram alguns componentes do UAV de verdade diretamente do OEM.

Benefícios reais

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Para produzir a grande antena do UAV sozinha, a utilização das máquinas de FDM permitiu concluir o trabalho em cerca de um décimo do tempo que teria sido necessário com métodos convencionais, o que proporcionou um retorno de investimento de US$ 12.000. As economias vão muito além de tempo, no entanto. Para a antena, uma oficina terceirizada teria levado até 20 dias para produzi-la, enquanto que a tecnologia FDM exigiu apenas dois dias — e apenas 15 a 20 minutos de mão de obra. Em algumas áreas do projeto de UAV inteiro, a economia total de tempo foi superior a 3 anos. Esse projeto, juntamente com outras economias em material de treinamento, foi muito impressionante: US$ 800.000 de economias de custos nos últimos quatro anos.

“As principais vantagens do sistema FDM incluem sua velocidade em comparação aos outros processos ou métodos de construção alternativos, a versatilidade da FDM versus a moldagem por injeção e a capacidade de produzir múltiplas peças simultaneamente com o sistema”, diz Weatherly. Os benefícios incluem facilidade de manutenção, bem como disponibilidade de uso de vários materiais diferentes dependendo dos objetivos. “Recursos adicionais incluem a capacidade de desenvolver com base nas necessidades funcionais, em vez das restrições de manufatura e a possibilidade de implementar alterações de design imediatamente e com custos mínimos. A versatilidade para fabricar qualquer item, em conjunto com zero de resíduos perigosos, é um dos principais benefícios para a Força Aérea”, diz Weatherly. ”As máquinas FDM vêm sendo usadas em diversos projetos de treinamento em que o orçamento é apertado. Também utilizamos o processo de FDM em pesquisa e desenvolvimento para que nossos aeronautas e soldados possam treinar o modo como combatemos.

“Na nossa primeira compra de máquina FDM, projetamos o retorno do investimento para 4 anos, mas, na verdade, ele aconteceu após apenas 18 meses”, diz Weatherly. “Na nossa segunda compra de máquina FDM, o retorno ocorreu em apenas 9 meses. Você nunca poderá fugir completamente de métodos convencionais e técnicos altamente capacitados, mas poderá dar a eles ferramentas adequadas e novas tecnologias capazes de tornar seus trabalhos mais fáceis e competitivos. Acho que a FDM é um dos métodos de manufatura premier mais avançados tecnologicamente disponíveis. Desde 2004, quando compramos a primeira de nossas quatro máquinas, o processo de FDM economizou ao governo mais de US$ 3,8 milhões até o momento, e a expectativa é de uma economia de US$ 15 milhões ao longo de 10 a 15 anos. “

[Nota para os editores: O Trainer Development Flight (TDF) conquistou o Air Force Chief of Staff Team Excellence Award de 2008 devido ao uso da tecnologia FDM e outros métodos de produção avançados. Ele é reconhecido como o principal centro de excelência de manufatura de simuladores e produtos de auxílio ao treinamento para a Força Aérea e outras agências do Departamento de Defesa.]

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