Buscando eficiência na produção de suas peças, a fabricante de equipamentos para agricultura fabrica sua primeira peça feita com impressão 3D. A indústria pesada começa a descobrir o meio alternativo para fabricar peças com impressão 3D.
O grupo multinacional John Deer já usava a impressão 3D nos protótipos de suas peças. A empresa fez um longo estudo e descobriu que a impressão 3D de uma válvula do sistema de combustível para o motor de seu novo trator série 6 é mais eficiente com o uso das impressoras 3D. Estes tratores já saem da fábrica em Mannheim na Alemanha com a peça que foi impressa em metal.
Ainda 2020, a John Deere anunciou sua nova visão de integrar rapidamente novas tecnologias em três áreas: sistemas de produção, sua linha tecnológica e soluções de ciclo de vida.
Esta válvula é um dos primeiros frutos desta nova visão. Esta peça é mais eficiente do que se fosse fabricado tradicionalmente: a produção é 50% mais barata e significativamente menor, usando menos material. Mas isso é apenas uma pequena amostra do motivo pelo qual a John Deere escolheu imprimir esta peça em 3D.
Para chegar nas versões atuais da nova válvula de desvio térmico, foram necessários mais de 2 anos de pesquisa e desenvolvimento. A aplicação não aconteceu em um estalar de dedos. Foi preciso entender sobre as limitações e avanços das máquinas e materiais.
O projeto teve inicio com o desafio de garantir que os tratores John Deere funcionassem em ambientes frios. Os especialistas tiveram que desenvolver uma válvula que fosse capaz de manter a temperatura do combustível sem afetar o desempenho do motor.
“Na dinâmica de fluidos, quando você tem dois furos que se cruzam, você sempre tem cantos afiados se usar ferramentas de usinagem. Com a impressão 3D, você pode ter cantos arredondados, que é o elemento que nos trouxe mais um passo na otimização da válvula.”
Para testar se a peça funcionaria conforme o esperado, os especialistas da John Deere trabalharam com a equipe de manufatura aditiva da alemã GKN Additive, que é fabricante digital de peças e materiais metálicos.
A GKN imprimiu protótipos de válvulas em aço inoxidável com a impressora 3D de metal da HP, a Metal Jet S100 Solution. Esta máquina usa uma tecnologia chamada de jateamento de ligante, onde um pó de metal é unido a um agente ligante camada sobre camada para formar uma peça que é então sinterizada em um forno industrial. Na sequência, a parte é usinada e montada.
A válvula passou por testes rigorosos para garantir a qualidade exigida, igual ao metal usinado ou fundido. Tanto testes em laboratório quanto testes de campo da peça foram um sucesso.
O incrível desta tecnologia é que o método de produção é simplesmente o mesmo da criação de protótipos, então isto dá aos engenheiros maiores garantias de desempenho. “Escolhemos o processo de jato de metal da HP porque é muito mais rápido do que outros processos de impressão 3D de metal”, diz Jochen Müller, que é gerente global de engenharia digital da John Deere. “Estamos descobrindo oportunidades para fornecer equipamentos mais eficientes, confiáveis e sustentáveis, e a HP nos forneceu a solução perfeita para isso.”
Impressão 3D de metal em volumes de produção
Atualmente, mais de 3.000 válvulas estão sendo enviadas da GKN para a fábrica de tratores John Deere para montagem final. E muitos destes tratores já estão sendo utilizados em campo.
Müller diz que outro benefício da impressão 3D dessa peça em particular, em vez de usar métodos tradicionais, é a agilidade no processo de fabricação. A simples construção de moldes ou ferramentas leva meses para finalização e o design com a impressão 3D pode ser ajustado e melhorado a qualquer momento.
Além disso, quando se trata de peças de reposição, nenhum estoque permanente é necessário. O arquivo digital deste valor pode ser enviado a qualquer fabricante terceirizado com tecnologia HP Metal Jet e produzido de forma relativamente local e rápida. Isto já vem ocorrendo com outras fabricantes como a Whirlpool.
Esta logística também já explorada com a impressora 3D que foi enviada para o espaço com a NASA.
Além da impressão 3D de peças sobressalentes sob demanda, Müller prevê um futuro em que a John Deere pode analisar peças desgastadas ou quebradas e peças personalizadas impressas em 3D que são reforçadas para casos de uso individuais. Aqui entra a personalização que não é possível na fabricação tradicional. Uma salva de palmas para a impressão 3D!
