A Siemens Energy fabrica turbinas a gás de classe mundial para a geração de energia industrial e aplicações de accionamento mecânico. Recentemente, os engenheiros da Siemens em Finspång começaram a utilizar a impressão 3D para um injector especialmente concebido para responder rapidamente aos pedidos dos clientes.

A Siemens é também pioneira no campo do fabrico de aditivos e tem vindo a impulsionar a sua industrialização há mais de uma década. Em 2012, abriram a sua primeira oficina de impressão 3D designada para o fabrico em série, reparações e prototipagem de componentes metálicos. A oficina está localizada em Finspång, Suécia, como parte integrante do negócio de fabrico de turbinas a gás.

O Desafio

Recentemente, os engenheiros da Siemens em Finspång começaram a imprimir em 3D um bico injector de combustível especialmente concebido para reagir rapidamente aos requisitos de personalização dos clientes. Verificaram que os métodos convencionais de fabrico estavam a impedir a equipa de obter maiores benefícios para os clientes.

Fabricando aditivamente os bicos injectores de combustível, os engenheiros foram capazes de fabricar peças complexas e de alto desempenho mais rapidamente do que antes. No entanto, perceberam também que quanto mais intrincados os bicos personalizados impressos em 3D se tornavam, o mesmo acontecia com a maquinação pós-produção. A estrutura de suporte necessária para a impressão 3D do bico teve de ser fresada posteriormente, e uma fixação especial teve de ser concebida para o fazer. As ferramentas convencionais não conseguiam segurar os bicos sem causar danos devido à natureza fina e geometricamente obscura das paredes dos bicos. Para externalizar as ferramentas geometricamente complexas, a utilização de ferramentas personalizadas aumentaria significativamente o tempo de execução.

“Tornamo-nos mais flexíveis. Tornamo-nos mais rápidos. É [Markforged X7] é absolutamente uma ferramenta enxuta”, diz Andreas Graichen, Director do Grupo Centro de Competência de Fabrico de Aditivos, Siemens Energy.

A solução

A equipa da Siemens começou a procurar outras opções que pudessem suportar a utilização em ambientes industriais. A tecnologia Markforged – especificamente a X7 – foi considerada como a mais promissora. Com a capacidade única de reforçar cada camada com fios contínuos de fibra, a X7 permitiu à equipa produzir um acabamento superficial suave e de qualidade, ao contrário de outras impressoras 3D à base de plástico. Utilizaram a sua impressora industrial Markforged X7 para fabricar aditivamente os acessórios que podiam manter o bocal de combustível no lugar para a maquinação.

“Do conceito à estampagem, poupou-nos 10% de tempo em comparação com a fabricação de uma peça maquinada convencional”, diz Jonas Fagertoft, Técnico de Fabrico de Aditivos da Siemens em Finspång.

Andreas Graichen, Director do Grupo no Centro de Competência de Fabrico de Aditivos da Siemens: “Com a tecnologia Markforged, a concepção e a produção dos dispositivos de retenção foi significativamente mais rápida e ainda forte”.

A fixação permitiu aos técnicos da Siemens fixarem o bocal de combustível geometricamente complexo para maquinação na sua fresa de 5 eixos. Como as paredes das peças metálicas eram bastante finas, receavam que o bocal de combustível pudesse flexionar sob cargas de maquinação. No entanto, uma vez que o dispositivo impresso Markforged foi impresso em Onyx – um termoplástico à base de nylon preenchido com fibra de carbono cortada – o bocal de combustível podia ser fixado sem que vibrasse no interior do dispositivo conformado. O suporte de trabalho composto transformou o bocal injector de combustível de um desafio de maquinagem para um bem. A equipa está impressionada com a qualidade e rigidez das fixações.

“É uma ferramenta absolutamente magra”, comenta Graichen do X7.

Fagertoft concorda, “O próprio material é completamente impressionante em termos de força. Basicamente, é possível fazer o impossível”.

O Futuro

Os engenheiros da Siemens Energy em Finspång podem continuar a iterar rapidamente em projectos para diferentes necessidades dos clientes. Já existem planos para utilizar a tecnologia Markforged para outros projectos de ferramentas importantes. Os empregados da Siemens estão agora habilitados a assumir projectos novos e existentes com este conhecimento recentemente adquirido.

“Estamos ansiosos por trabalhar com Markforged nos nossos próximos projectos”, diz Graichen.

Saiba mais sobre a Siemens Energy em siemens-energy.com.