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A seleção do processo de fundição é uma etapa fundamental no processo de fabricação dos produtos, tendo influência direta no desempenho final e no custo de produção. Vários caminhos de processos definem as características de qualidade significativas dos componentes metálicos, incluindo densidade interna, propriedades mecânicas e precisão dimensional , que têm efeitos importantes na confiabilidade, vida útil e competitividade do produto no mercado. Além disso, o plano de processo é um fator-chave no consumo de material, consumo de energia, investimento em molde e subsequentes subsídios de usinagem, além de ser um dos principais fatores para o controle do custo geral. Consequentemente, a análise e a seleção cuidadosas do processo, logo no início do projeto e da produção, são essenciais para a otimização técnica e econômica e são estrategicamente importantes para a lucratividade geral de uma empresa. A seguir, discutiremos dois dos grandes processos de fundição — fundição de investimento e fundição em areia — para enriquecer sua compreensão.

Comparação das dimensões do núcleo de fundição de investimento e fundição em areia - Referência rápida

Por que confiar neste guia? Experiência prática de especialistas da LS

Na LS, entendemos as frustrações cotidianas de traduzir design inovador em peças confiáveis e de precisão. Nossa expertise reside na experiência real. A equipe de engenharia da LS tem anos de experiência prática e casos de sucesso na área de fundição de precisão . Imagine, por exemplo, um corpo de válvula hidráulica de alta pressão para um motor de aeronave específico. Este módulo tem um padrão altamente complexo e requer circuitos internos de óleo altamente precisos. Os métodos tradicionais de fundição oferecem baixos rendimentos e altos níveis de variação de desempenho. Os especialistas da LS empregam um módulo proprietário de solidificação direcional e controle para controlar de perto todo o processo de fundição de precisão. Isso não apenas permite o desenvolvimento de cavidades complexas em uma única etapa, mas também aumenta significativamente a densidade da microestrutura e a uniformidade da composição, garantindo que o desempenho do produto atenda exatamente às rigorosas especificações da aviação.

Escolher a LS traz muito mais do que uma simples técnica de fundição; ela oferece uma abordagem completa, comprovada e confiável, definida por líderes de mercado. Nossa atitude de "redenção de processos" nos permite transformar formas aparentemente impossíveis em produtos funcionais com excelente desempenho e baixo custo, agregando efetivamente competitividade inerente e eliminando riscos ao projeto. Toda essa profunda experiência é a base sólida para este manual da empresa.

O que é fundição de precisão? Por que ela é a "rainha da fundição de precisão"?

A fundição de precisão , também conhecida como fundição por cera perdida , é um processo que cria peças fundidas de precisão por meio da construção de um molde de cera descartável, aplicação de camadas refratárias para formar a casca e, em seguida, queima do molde de cera perdida e fundição do metal fundido. É " O Rei da Fundição de Precisão " porque é incomparável em capacidade de moldagem e desempenho geral.
Os principais pontos fortes desse processo estão todos concentrados em três áreas:

1. Ele exibe precisão dimensional muito melhor e excelente acabamento de superfície , permitindo a produção de peças quase perfeitas com minimização considerável na quantidade de usinagem secundária.
2. A fundição de investimento possui capacidade inigualável para lidar com geometrias complexas , permitindo a moldagem integral de componentes com cavidades extremamente complexas, padrões complexos ou paredes extremamente finas, um feito que é muito difícil de ser alcançado usando outros métodos.
3. Possui ampla compatibilidade de materiais e pode ser usado com quase todas as ligas , especialmente com excelente desempenho na fundição de aço inoxidável de alto desempenho, ligas de alta temperatura e outras ligas especiais.

A fundição de precisão surgiu como um processo inevitável de fabricação de componentes de alta qualidade e precisão, desde as pás de turbinas da indústria aeroespacial até as articulações artificiais da indústria médica , passando por componentes complexos de equipamentos de alta qualidade. Ela combina harmoniosamente design complexo, alto desempenho e economia, sendo, portanto, a "Rainha da Fundição de Precisão".

Como a fundição em areia pode dominar o mercado de componentes pesados com preços baixos?

A fundição em areia , com suas vantagens de custo incomparáveis e excelente flexibilidade , é atualmente a favorita para a fabricação de componentes pesados. Sua posição como processo preferido para unidades de metal pesado não se deve à sua altíssima precisão, mas sim à sua combinação de características econômicas e flexíveis, que atendem precisamente aos requisitos básicos do setor de componentes pesados.

Esta competitividade básica baseia-se em três considerações:

1. Primeiro, os custos de molde são muito baixos . Moldes de madeira ou resina são baratos e rápidos de produzir, sendo particularmente adequados para produção única ou em pequenos lotes, evitando altos investimentos iniciais.
2. Em segundo lugar, a técnica apresenta excelente flexibilidade. Os moldes de areia são praticamente limitados pelo tamanho da peça, peso ou complexidade da estrutura, o que significa que qualquer coisa, desde leitos de máquinas-ferramentas de várias toneladas até enormes blocos de motor, pode ser moldada integralmente.
3. Por fim, a fundição em areia tem uma gama enorme de materiais , o que significa que tudo, desde ferro fundido e aço comuns até outros metais não ferrosos, pode ser produzido.

A fundição em areia é, portanto, um processo de produção insubstituível e inevitável em indústrias que priorizam custos e funcionalidade, como máquinas-ferramentas pesadas, equipamentos de grande porte e máquinas de escavação. Ela oferece a capacidade de fundir componentes metálicos maciços ao menor custo disponível. Essa incomparável relação custo-benefício é a explicação fundamental para o fato de ter dominado o mercado de peças pesadas.

Uma troca crítica: uma comparação entre fundição de investimento e fundição em areia em cinco dimensões essenciais

Em decisões críticas de projeto e fabricação de produtos, a escolha do processo de fundição costuma ser uma escolha entre eficiência, economia e desempenho. Como processos consolidados, a fundição de precisão e a fundição em areia representam dois paradigmas tecnológicos distintos, cada um priorizando precisão e economia. Entender suas diferenças inerentes não significa vencer, mas sim simplesmente combiná-las com as especificações dos projetos. As cinco principais diferenças a seguir são uma tentativa de demonstrar um processo de tomada de decisão claro e ajudar você a encontrar a solução ideal para essa decisão crítica.

• Resumidamente, a diferença entre fundição de investimento e fundição em areia é basicamente uma escolha entre as duas filosofias de "melhoria constante" e "eficiência econômica".
• O primeiro, com sua precisão incomparável e moldagem complexa, é a primeira escolha de componentes de precisão de ponta;
• este último, com sua incomparável flexibilidade de custos e moldagem para serviços pesados, domina o mercado de serviços pesados.
• Por fim, sua escolha deve ser baseada nas prioridades do seu produto: buscar o máximo desempenho e complexidade, ou conciliar a economia e o ritmo da produção em massa. Esse contraste oferece uma base sólida para sua decisão estratégica.

Quão complexos podem ser os projetos de fundição de investimento?

A operação de fundição de precisão, a "Rei da Fundição de Precisão", tem como competência central competitiva a capacidade de transformar em realidade os conceitos mais ousados dos projetistas. Ela consegue superar praticamente todas as limitações geométricas impostas pelos processos de fabricação tradicionais e, assim, desfrutar de total liberdade para atender aos requisitos finais de funcionalidade, leveza e integração do produto.

Essa capacidade de dar vida a projetos complexos é articulada principalmente de três maneiras:

1. Ela possibilita a moldagem única de componentes com cavidades internas extremamente detalhadas, passagens curvas e reentrâncias ocultas , como os complexos dutos de resfriamento das pás da turbina do motor — componentes que não podem ser fabricados ou são difíceis de fabricar por outros meios.
2. Possui excelente capacidade de fundição de paredes finas, permitindo a fundição de estruturas leves com espessuras de parede de até 0,5 mm, conservando significativamente o peso da peça sem comprometer a resistência. Em terceiro lugar, possibilita a máxima integração funcional.
3. Por meio de design avançado, peças complexas que, de outra forma, teriam que ser compostas de muitas peças separadas são combinadas em uma única peça fundida integral rígida, eliminando completamente a perda de resistência e os erros de montagem associados às juntas.

É por isso que produtos que incorporam os níveis mais sofisticados de expertise em design industrial, desde pás de turbinas de aeronaves com complexos sistemas de resfriamento até dispositivos ortopédicos porosos na medicina que reproduzem exatamente o esqueleto humano, dependem da tecnologia de fundição de precisão. Não se trata apenas de um processo de moldagem; é um facilitador da inovação disruptiva, desvinculando completamente a sofisticação do design das fronteiras da fabricação.

Estudo de caso da LS: A jornada de redenção de processos para corpos de válvulas hidráulicas de aviação

Os corpos de válvulas hidráulicas da indústria aeroespacial são o "centro central" do gerenciamento de movimentos críticos, e sua qualidade está diretamente relacionada à segurança de voo e ao desempenho do sistema.

Desafios encontrados

Uma empresa de hardware para aviação precisava produzir um corpo de válvula hidráulica totalmente novo e extremamente complexo. O corpo da válvula contém uma rede complexa de canais de fluxo irregulares e interseccionados para proporcionar um controle hidráulico preciso. Os processos tradicionais de fundição em areia ou usinagem não só exigem altos custos de moldagem e longos prazos de entrega, como também criam inúmeros furos no processo e canais de fluxo diretos, resultando em peças enormes e volumosas. Além disso, sofrem com perdas significativas de pressão interna do fluido e um consumo de energia alarmante. Além disso, materiais caros de nível aeroespacial são desperdiçados na manufatura subtrativa padrão, elevando ainda mais o custo geral.

Correções tradicionais

Sacrifique o projeto — cortando custos no layout do canal de fluxo e aplicando produção segmentada seguida de montagem, em detrimento do desempenho e da confiabilidade do sistema; ou invista tempo e capital significativos na criação de moldes complexos com altos níveis de refugo. Ambas as abordagens têm dificuldade em atender às especificações gerais de desempenho, peso, ciclo de entrega e custo ao mesmo tempo, representando um desafio significativo para os clientes.

Solução inovadora da LS

Após realizar uma análise detalhada dos pontos problemáticos dos clientes, a equipe técnica desenvolveu uma nova solução combinada de fundição de precisão, com manufatura aditiva (MA) como nova solução. Esta solução não representa apenas uma substituição de processo; é um redesenho e uma reengenharia completos do processo de fabricação.

Criação de valor da LS

Não se trata apenas de inovação tecnológica; é um processo de criação de valor que une desempenho e acessibilidade. Seu valor está em:

• Facilitando o design inovador: quebrando os bloqueios de fabricação dos processos tradicionais, permitindo que os engenheiros se concentrem na realização funcional e desbloqueando o potencial ilimitado do design do produto.
• Simplificando o processo de fabricação: reduzindo significativamente os ciclos de criação e entrega de novos produtos (de potencialmente semanas para meses), permitindo que os clientes aproveitem as oportunidades de mercado.
• Aumentando a competitividade geral: permitindo que os clientes alcancem desempenho de ponta enquanto controlam os custos gerais de fabricação, alcançando assim uma liderança tecnológica no mercado.

Ao alcançar essa revolução tecnológica em corpos de válvulas hidráulicas para aeronaves, a LS mais uma vez demonstra sua ampla experiência em processos e liderança na integração das mais recentes tecnologias, oferecendo aos clientes uma nova janela para uma produção de alto desempenho, eficiente e lucrativa.

Como os serviços de fundição de investimento online reduzem os prazos de entrega em 50%?

Empresas de fundição de precisão online estão utilizando inovação de processos e inovação tecnológica para reduzir os prazos de entrega tradicionais de semanas em mais da metade. Não se trata apenas de uma melhoria na eficiência; trata-se de uma reformulação completa, do projeto à produção. Seu foco principal é eliminar as restrições de molde, com livre fluxo de dados e máximo controle da produção. A chave para essa redução radical está contida em três mudanças básicas:

Produção sem padrões e moldagem digital

Na fundição de precisão tradicional, a criação e o design do molde levam semanas. Os provedores de serviços online geralmente utilizam máquinas de impressão 3D de nível industrial para imprimir diretamente os moldes de cera. Por exemplo, a LS Company importou uma impressora 3D Systems ProJet MJP 2500IC, capaz de imprimir diretamente moldes de fundição 100% em cera sem molde. Isso reduz as semanas necessárias para a preparação do molde de cera para horas e permite a incorporação direta em processos de fundição padrão.

Colaboração e convergência digital

Plataformas online integram com eficácia sistemas como CAD (projeto auxiliado por computador), CAE (engenharia auxiliada por computador) e MES (sistemas de execução de manufatura) por meio da criação de uma plataforma digital integrada. A integração minimiza silos de dados, permitindo um fluxo tranquilo do pedido à instrução do processo e ao rastreamento dos dados, reduzindo o tempo e os erros causados pela duplicação e inconsistência de dados.

Gestão Inteligente da Produção e Monitoramento em Tempo Real

O sistema MES integrado garante o gerenciamento avançado do processo de produção. O sistema oferece modos de programação progressiva e regressiva para otimizar a programação da produção. Além disso, o monitoramento em tempo real dos parâmetros do equipamento (temperatura, pressão e tempo) nos principais processos de fabricação de cascos, desparafinação e fusão permite alertas de falhas e respostas rápidas, garantindo a coordenação eficaz de todos os elos e reduzindo o tempo de espera e de inatividade.

Em resumo, os serviços de fundição de precisão viabilizados pela internet reduzem significativamente os prazos de entrega por meio da eliminação da fabricação de moldes, da conexão e otimização da cadeia de suprimentos digital e do controle inteligente da produção. Eles também aumentam a flexibilidade e a controlabilidade da produção. Isso os posiciona como os mais adequados para necessidades de produção em pequenas séries e iteração rápida, permitindo que os clientes se beneficiem de maior capacidade de resposta e competitividade do mercado.

Análise da estrutura de preços de fabricação de fundição de investimento personalizada

O custo da fundição de investimento reflete a complexidade do processo e os múltiplos fatores de custo. Conhecer os principais componentes de uma cotação é fundamental. A tabela a seguir descreve detalhadamente os principais componentes de custo.

Em resumo, uma cotação personalizada de fundição de investimento é uma expressão integrada de processo, material, gestão e custo de risco. Entre esses fatores, o rendimento do processo em função do projeto da peça ocupa o centro do controle de custos, e o tamanho do lote do pedido é o ponto ideal de alavancagem para influenciar o preço unitário. Portanto, o controle ideal de custos surge do projeto inicial simultâneo com os fornecedores, em vez de negociações de preços.

Processo de tomada de decisão em 3 etapas: qual processo você deve usar para seu projeto?

A escolha correta entre fundição de precisão ou fundição em areia é essencial para otimizar o desempenho do produto e minimizar custos . Não procrastine diante dessa decisão; em vez disso, aplique este processo de três etapas para decidir a melhor rota de processo para o seu projeto.

Etapa 1: Avalie as características da peça e os requisitos de qualidade

Os principais fatores são a complexidade da peça, a precisão e os requisitos de acabamento superficial. Se a sua peça contiver cavidades complexas, paredes finas (menos de 3 mm) ou exigir um acabamento superficial fino (Ra < 6,3 μm), a fundição de precisão é a escolha mais óbvia. Se, no entanto, a estrutura for simples e houver tolerâncias frouxas, a fundição em areia é mais econômica.

Etapa 2: Considere a escala de produção e a economia

O tamanho do lote é o fator mais importante na determinação do custo. A fundição em areia tem um custo de molde extremamente baixo e, portanto, é ideal para protótipos de peça única, pedidos pequenos ou produção em massa. A fundição de investimento envolve um alto investimento inicial no molde, mas o custo de cada peça é, na verdade, distribuído por muitas outras unidades, o que apresenta uma excelente relação custo-benefício.

Etapa 3: Pesar o material e o ciclo de entrega

Por fim, verifique a compatibilidade do material (ambos são seguros para a maioria das ligas) e o prazo de entrega. O ciclo da fundição em areia é curto e pode atender rapidamente a uma necessidade urgente; o ciclo da fundição de precisão é longo, mas oferece uma solução indispensável para componentes complexos e precisos.

Em suma, a chave para a decisão é combinar exatamente o triângulo "complexidade, volume e custo". Considerando a regra de escolher moldes de investimento para complexidade, tamanho pequeno, produção complexa e alto volume, e moldes de areia para tamanho grande, produção simples, produção rápida e baixo custo, você fará a escolha mais tecnológica.

Perguntas frequentes

1. Quais são as principais diferenças entre fundição de investimento e fundição em areia?

As principais diferenças entre fundição de precisão e fundição em areia são precisão, custo e utilização. A fundição de precisão é extremamente precisa e suave e, portanto, adequada para peças pequenas e complexas, mas também é extremamente cara. A fundição em areia é barata e adequada para peças grandes, mas também é extremamente imprecisa e áspera. Portanto, ao escolher um processo, você precisa considerar os requisitos específicos do seu produto.

2. Em que condições a fundição de investimento deve substituir a fundição em areia?

Utilize fundição de precisão se precisar de alta precisão, acabamento superficial ou trabalhos detalhados, como trabalhos médicos ou artísticos . Utilize fundição em areia se precisar de peças grandes ou com bom custo-benefício. Para peças com detalhes de precisão, utilize fundição de precisão; para peças grandes, utilize fundição em areia.

3. A fundição de investimento é significativamente mais cara do que a fundição em areia?

Sim, a fundição de precisão geralmente é várias vezes mais cara do que a fundição em areia. Isso ocorre porque a fundição de precisão é complexa e requer moldes caros , sendo adequada para peças de alta precisão. A fundição em areia exige menos custos, mas menos precisão e, portanto, apresenta uma diferença de custo significativamente maior. Se você não tiver certeza sobre a escolha, entre em contato conosco na LS, onde podemos fornecer um processo gratuito de design e seleção de produto.

4. A fundição em areia pode ser usada para produzir peças de aço inoxidável de precisão?

A fundição em areia pode ser empregada para produzir peças de aço inoxidável, mas sua precisão é baixa e a rugosidade da superfície é alta. É ideal para peças grandes ou de baixa precisão. Para peças de precisão, a fundição de precisão é mais adequada e permite manter altos níveis de detalhes. Se o seu produto de aço inoxidável não exigir alta precisão, a fundição em areia pode reduzir alguns custos. Caso contrário, recomendamos o uso da fundição de precisão.

Resumo

Fundição em areia e fundição de precisão não são questões de superioridade ou inferioridade, mas sim caminhos tecnológicos trilhados para diversos projetos de produtos. Com precisão incomparável, moldabilidade complexa e acabamento superficial suave , a fundição de precisão tornou-se a primeira escolha para peças estruturais complexas e de alta precisão. A fundição em areia, com seu custo de molde extremamente baixo, flexibilidade dimensional incomparável e economia, domina firmemente a fabricação de componentes estruturais simples de grande e médio porte e a fabricação de testes em lotes reduzidos. O sucesso do seu projeto depende da combinação desses dois processos com extrema exatidão.

Caso ainda não esteja convencido sobre a sua escolha de processo, o LS Group pode ajudá-lo com a nossa vasta experiência. Não só oferecemos análises gratuitas para a seleção de processos, como também a nossa equipa de engenheiros experientes irá rever os seus desenhos, avaliar as suas necessidades e recomendar a solução técnica ideal para garantir o sucesso do seu projeto. Além disso, para atender a ciclos de desenvolvimento desafiadores, podemos avançar no processamento, condensando significativamente os processos de produção e permitindo-lhe conquistar rapidamente quota de mercado. Contacte a LS para tornar as suas ideias realidade.

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