Análise GD&T de componentes funcionais obtidos por fabrico aditivo

Abstract

Com a ascensão do fabrico aditivo, nota-se a importância da metrologia 3D na indústria através da necessidade de cada vez mais, inspecionar produtos obtidos neste tipo de equipamentos. No entanto, em qualquer processo de fabrico aditivo existem muitos parâmetros de processamento que podem ser otimizados de forma a garantir que o produto tenha uma maior precisão geométrica e dimensional. Neste estudo, recorrendo à tecnologia de Fabricação por Filamento Fundido (FFF), foi impresso um modelo 3D contendo vários elementos geométricos, foram impressos com várias espessuras de camada e diferentes velocidades de impressão. Assim, a precisão geométrica e dimensional foi estudada em relação a estes dois parâmetros e, a produção do modelo envolveu duas máquinas de impressão 3D, uma desktop de baixo custo e um equipamento semi-industrial. Os modelos foram medidos utilizando três equipamentos distintos, um paquímetro digital, um scanner de luz estruturada e uma máquina de medição por coordenadas. Este trabalho tentou verificar se a espessura da camada e a velocidade de impressão afetam o desvio dimensional e geométrico entre o modelo CAD e o modelo 3D impresso. O estudo tentou ainda verificar as diferenças entre equipamentos FFF, mas igualmente entre as tecnologias de medição. As correlações observadas entre dimensões/características geométricas e a espessura da camada e a velocidade de impressão podem contribuir para compreender melhor o comportamento de peças e outros componentes funcionais produzidos por FFF. Estes resultados sugerem que há melhorias a serem feitas de forma a obter produtos de impressão 3D com maior precisão dimensional e geométrica.

With the rise of additive manufacturing, it is noted the importance of 3D metrology in the industry through the need to increasingly inspect products obtained in this type of equipment. However, in any additive manufacturing process there are many processing parameters that can be optimized to ensure that the product has greater geometric and dimensional accuracy. In this study, using cast filament manufacturing (FFF) technology, a 3D model containing various geometric elements was printed, printed with various layer thicknesses and different print speeds. Thus, geometric and dimensional accuracy was studied in relation to these two parameters and the production of the model involved two 3D printing machines, a low-cost desktop and a semiindustrial equipment. The models were measured using three separated equipment: a digital calliper, a structured light scanner and a coordinate measuring machine. This work tried to verify that the thickness of the layer and the print speed affect the dimensional and geometric deviation between the CAD model and the printed 3D model. The study also attempted to see the differences between MDF equipment, but also between measurement technologies. The correlations observed between geometric dimensions/characteristics and layer thickness and print speed can contribute to better understand the behaviour of parts and other functional components produced by FFF. These results suggest that there are improvements to be made in order to obtain 3D printing products with greater dimensional and geometric accuracy.