Mini-Projecto · Suporte técnico consolidado, do AM design thinking ao fabrico aditivo
Contexto
A ARGO Design foi contratada por um fabricante de linhas de produção para redesenhar o suporte de fixação de um leitor ótico industrial (leitor de códigos de barras), montado numa coluna ao lado da linha. A versão atual tem 5 peças (base, dois braços de fixação, um veio roscado e 4 parafusos), é pesada, difícil de ajustar no local e cara de substituir quando uma peça se perde.
O cliente pede uma peça consolidada, mais leve, com um mecanismo de ajuste de ângulo integrado, fabricada por fabrico aditivo. Vais aplicar as etapas do AM design thinking de ponta a ponta: identificar a oportunidade, definir requisitos, idear em liberdade de forma, aplicar o DfAM, otimizar, selecionar material e processo, preparar o fabrico e validar. Trabalhas individualmente ou a pares, e entregas o modelo CAD, o ficheiro pronto a fatiar e um dossiê com as tuas decisões.
Requisitos
Funcionais
- Consolidar as 5 peças atuais numa única peça impressa (corpo, suporte do leitor e mecanismo de ajuste).
- Suportar o leitor ótico (massa até 350 g) sem deformação visível sob a vibração normal da linha.
- Permitir ajustar o ângulo do leitor entre 0° e 30°, com um mecanismo impresso (charneira de fricção ou encaixe por indexação), sem depender de peças metálicas soltas.
- Compatível com fixação a um perfil de alumínio existente: furo de 6 mm, entre-eixos de 40 mm.
- Modelo CAD paramétrico, sólido fechado e sem erros de malha, exportável em STL ou 3MF.
- Protótipo funcional impresso em FFF, para verificar encaixes e o mecanismo de ajuste, antes de decidir o material e o processo finais.
Não-funcionais
- Massa da peça final inferior a 120 g (usar otimização topológica e/ou estruturas em treliça onde a carga o permita).
- Espessura de parede e ângulos de saliência conformes às regras do processo escolhido, documentados no dossiê.
- Parâmetros de fatiamento justificados no dossiê: altura de camada, enchimento, suportes e orientação de construção.
- Escolha do material e do processo final justificada com pelo menos uma vantagem e uma limitação.
Fases
Fase 1 · AM design thinking e requisitos (2h) Identificar a oportunidade de consolidação, definir os requisitos funcionais e não-funcionais, e listar as cargas e os movimentos que a peça tem de suportar.
Fase 2 · Modelação CAD e consolidação de peças (4h) Modelar a peça consolidada em CAD paramétrico, integrando o mecanismo de ajuste. Verificar que o sólido fica fechado, sem faces invertidas nem interseções soltas.
Fase 3 · Aplicar o DfAM (2h) Rever a peça contra as regras do processo previsto para o protótipo (FFF): ângulo crítico, espessura mínima de parede, folgas do mecanismo de ajuste. Corrigir o que não cumprir.
Fase 4 · Selecionar material e processo (2h) Comparar pelo menos dois pares material/processo para a versão final (por exemplo, PETG em FFF vs AlSi10Mg em LPBF), com uma tabela de vantagens e limitações, e justificar a escolha.
Fase 5 · Otimização e fatiamento (3h) Aplicar otimização topológica e/ou treliças para cumprir o limite de massa. Fatiar o modelo, escolher a orientação de construção e justificar os parâmetros (altura de camada, enchimento, suportes).
Fase 6 · Fabrico do protótipo e pós-processamento (2h) Imprimir (ou simular, se não houver equipamento disponível) o protótipo em FFF, remover suportes, verificar encaixes e o mecanismo de ajuste. Registar os cuidados de segurança aplicados.
Fase 7 · Dossiê e apresentação (1h) Preparar o dossiê com as decisões de cada fase e apresentar a peça e o percurso de design à turma.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| AM design thinking e requisitos | 10% |
| Modelação CAD e consolidação de peças | 20% |
| Aplicação do DfAM (ângulos, paredes, folgas) | 25% |
| Seleção de material e processo (justificação) | 15% |
| Otimização e fatiamento (parâmetros, orientação) | 15% |
| Dossiê, segurança e apresentação | 15% |
Erros comuns
- Consolidar peças a mais e perder a possibilidade de substituir só a parte que se desgasta (a charneira).
- Desenhar a charneira com a mesma folga em FFF e em LPBF, ignorando que cada processo tem uma folga de referência diferente.
- Escolher o material final só pelo custo do pó, sem justificar pela função (resistência mecânica e térmica na linha de produção).
- Otimizar a topologia sem manter os pontos de fixação ao perfil, tornando a peça impossível de montar.
- Testar o mecanismo de ajuste só no CAD, sem imprimir o protótipo em FFF antes da versão final, mais cara.
- Limpar o pó metálico da peça final com ar comprimido.
Bónus (opcional)
- Substituir o corpo otimizado por uma estrutura em treliça numa zona de baixa carga, e comparar a poupança de massa com a otimização topológica.
- Desenhar uma segunda versão da charneira por indexação (posições fixas a cada 5°) em vez de fricção contínua, e comparar as folgas necessárias.
- Estimar o custo de uma série de 50 peças em LPBF e comparar com o custo de as fabricar por maquinagem tradicional.
Reflexão
No dossiê final, responde: porque faz sentido imprimir primeiro um protótipo em FFF antes de decidir a versão final em LPBF, em vez de ir logo para o metal? E se o cliente pedisse uma série de 500 unidades por mês em vez de umas poucas peças por ano, que decisão de processo mudarias, e porquê?