Desenvolvimento - Usinagem híbrida

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A Usinagem híbrida 
A usinagem híbrida é uma combinação entre processos aditivos ( como a impressão 3D, 
que é conhecida conhecida no contexto da produção como manufatura aditiva) e 
processos subtrativos, como o torneamento. Embora atualmente existam muitas peças 
sendo fabricadas através de alguma combinação desses processos (e mais sendo 
introduzidas a todo momento) oa característica crucial para a fabricação híbrida é que 
para ser qualificada como usinagem hibrida, ambos os processos ocorrem na mesma 
máquina. 
Suponhamos que uma peça impressa em uma impressora 3D de metal tenha sua superfície 
usinada para melhorar seu acabamento, e também seja separada de sua placa de 
construção usando um EDM de fio, tudo isto em uma mesma máquina. Esse sim seria um 
bom exemplo de fabricação híbrida. Em consequência da quantidade de trabalho a ser 
realizado pela mesma máquina, o número de peças produzidas por meio da fabricação 
híbrida pode ser relativamente pequeno. A tecnologia ainda é relativamente nova, mesmo 
para uma indústria tão jovem quanto a impressão 3D. Mas no entanto, assim como na 
impressão 3D, a fabricação híbrida tem sido vista de forma muito otimista para um 
cenário futuro por grandes fabricantes por conta de seus potenciais benefícios. 
Processos e formatos de máquina de manufatura híbrida 
Embora o número total de máquinas híbridas disponíveis ainda seja relativamente 
pequeno, é útil dividi-las em vários tipos. A distinção mais básica a ser feita é entre 
máquinas híbridas disponíveis no mercado e modificações aditivas para máquinas-
ferramentas convencionais. 
Os principais fabricantes da indústria de máquinas com ofertas híbridas incluem DMG 
MORI, ELB-Schliff, Matsuura, Mazak, Mitsui Seiki e Okuma. As empresas menos 
conhecidas com máquinas híbridas incluem Diversified Machine Systems, Fabrisonic e 
Optomec. 
 
As opções disponíveis no que diz respeito ao processo de modificações são mais 
limitadas, atualmente esse mercado é representado por Hybrid Manufacturing 
Technologies (HMT) e 3D-Hybrid Solutions, Inc. 
Nos dois casos, a tecnologia principal envolve uma ou mais ferramentas de impressão 3D 
de metal projetadas para operar em conjunto com um conjunto padrão de ferramentas 
subtrativas que já existem no mercado. 
Deposição de materiais a laser 
A deposição de materiais a laser envolve a alimentação de pó na superfície de uma peça 
usando um laser ou feixe de elétrons para que seja feita a fusão desse material. O processo 
é essencialmente o mesmo que a Sinterização a laser seletivo (SLS), a diferença é que o 
pó só é aplicado quando o material está sendo adicionado à peça. Metais difíceis de usinar 
como titânio, aço inoxidável, alumínio estão entre os materiais suportados po esse 
processo de fabricação. Geralmente esse processo de fabricação exige que a câmara de 
construção seja preenchida com gás inerte para um melhor controle da manutenção das 
propriedades do material. 
Deposição aditiva por arco elétrico 
Enquanto o processo de deposição de materiais a laser é ótimo para peças que requerem 
alto nível de precisão e acabamento, a deposição aditiva por arco elétrico é mais vantajosa 
quando se necessita ser utilizada em proporções maiores. 
Nesse processo, ao invés de ser utilizado metal em pó, utiliza-se um arame metálico que 
é depositado na peça com a utilização de um arco elétrico. 
Deposição por pulverização a frio 
Nesse processo, o material em pó é pulverizado utilizando-se um jato de gás comprimido 
a temperaturas mais baixas que os processos de fabricação comuns (abaixo da 
temperatura de fusão) e em velocidades altíssimas. O impacto resultante desse processo 
une as partículas pulverizadas à superfície do material. Esse processo tem uma alta 
eficiência que em geral ultrapassa os 90%. 
Alguns metais que em geral são utilizados nesse processo são o cobre, o alumínio e o 
bronze, assim como superligas e aços. 
A pulverização a frio é um método de deposição de revestimento que foi desenvolvido 
originalmente para aplicações de revestimento de eixos, mas que agora está sendo usado 
na fabricação híbrida. 
A 3D-Hybrid Solutions oferece duas cabeças de ferramenta de pulverização a frio, uma 
projetada para o processamento de ligas mais duras e uma que é assistida por laser para 
deposição de velocidade mais alta. 
 
Fabricação aditiva por ultrassom 
Desenvolvido pela Fabrisonic, o processo de fabricação aditiva por ultrassom é baseado 
em uma tecnologia que existe desde os anos 50 (soldagem por ultrassom). 
Aplicações da manufatura híbrida 
Falando de tecnologia à parte, a eterna pergunta persiste: qual é a aplicação para a 
manufatura híbrida? 
"Assim como na usinagem, as aplicações são diversas: aeroespacial, médica, moldes e 
matrizes, muitas coisas diferentes", disse Karl Hranka, fundador da 3D-Hybrid Solutions. 
“A impressão 3D em metal é uma nova tecnologia, e todos que a utilizam estão 
enfrentando o desafio da qualificação do material. Nosso foco é imprimir muito rápido e 
utilizar os pontos fortes da máquina CNC." 
Isso levanta um ponto importante: atualmente, as duas maiores indústrias de manufatura 
aditiva metálica de qualquer tipo são aeroespacial e médica. 
O trabalho nessas indústrias precisa atender regulamentos rigorosos e, isso pode significar 
qualificar não apenas uma parte, mas todo o processo, o material e a máquina. A 
capacidade de revestir metais e desenvolver novas ligas é inquestionavelmente 
empolgante, mas essa excitação precisa ser temperada com um lembrete sobre a 
onerosidade da regulamentação da indústria. 
Máquinas híbridas vs manufatura convencional 
 
Quando se trata de máquinas híbridas, a pergunta óbvia a ser feita é se é realmente 
necessário mesclar processos aditivos e subtrativos em uma única máquina, dado que já 
temos muitas opções de subtração independentes, e máquinas de adição de metais 
independentes surgem o tempo todo. Qual é o benefício de colocar tudo em uma máquina 
(além do óbvio espaço adicional)? 
Em casos onde não há como inserir uma ferramenta de acabamento para que se faça o 
processo de usinagem pois não há espaço, pode-se ir construindo a peça e ao mesmo 
tempo dar o acabamento utilizando-se da usinagem. Há casos em que não há como inserir 
uma ferramenta de corte em uma peça completamente fechada. Pontos como esse 
justificam a utilização da usinagem híbrida.