P&D da Timken: avanço da fabricação aditiva

Comumente chamada de impressão 3D, a fabricação aditiva foi desenvolvida originalmente para acelerar a prototipagem. Agora ela é um processo de produção viável que impulsiona inovações em todos os principais setores. Componentes aeroespaciais fabricados com fabricação aditiva permitem produzir aeronaves mais leves, eficientes e sustentáveis. Na medicina, a impressão 3D produz próteses de joelho personalizadas para que os pacientes tenham os melhores resultados.

Os engenheiros de P&D da Timken atualmente estão desenvolvendo processos de fabricação aditiva que podem ajudar clientes a lidarem com necessidades técnicas e de negócios em evolução. O objetivo é melhorar eficiências de fabricação e reduzir a cadeia de suprimentos, bem como alcançar o desempenho desejado do produto.

“A fabricação aditiva oferece mais liberdade de projeto, uma forma mais fácil para redução de peso e um ciclo de produção mais eficiente”, afirmou Mangesh Pantawane, engenheiro-chefe de materiais, cujo trabalho transforma pesquisas teóricas em soluções para clientes no mundo real. “Ainda é algo muito novo. Há muito espaço para inovação.”

Sankalp Kota e Mangesh Pantawane são a próxima geração de solucionadores de problemas que fazem a P&D da Timken evoluir em ciência dos materiais, metalurgia e fabricação aditiva. Conheça mais membros da equipe da Timken que promovem inovações, de estudar metalurgia para melhorar o desempenho e a capacidade de fabricação de produto a realizar pesquisas inovadoras sobre nêutrons que geram informações para toda a comunidade científica.

Processos de última geração para soluções de última geração

Em fábricas tradicionais, processos como retificação removem camadas de materiais de uma peça para criar o produto final. A fabricação aditiva faz o oposto — uma impressora 3D cria gradualmente camadas de material para criar um produto.

Embora a empresa invista em desenvolvimento de conhecimentos básicos de fabricação aditiva há vários anos, uma equipe de especialistas em P&D da Timken atualmente está explorando como várias técnicas de fabricação aditiva podem ampliar seleções de materiais e processos para uma vasta gama de rolamentos e soluções de movimento industrial de última geração que podem ajudar a alcançar o projeto desejado a custos competitivos.

Embora existam diversas técnicas de fabricação aditiva, os esforços da equipe se concentram em duas delas. A primeira, L-PBF (fusão em leito em pó a laser), usa um laser para fundir pó metálico em camadas para construir peças tridimensionais. A segunda, DED (deposição direta por energia), deposita metal fundido permitindo construções mais rápidas.

A Timken utilizou ambas as técnicas para fabricar componentes de rolamentos por impressão 3D atualmente em testes. Os resultados fornecerão informações valiosas sobre o impacto de elementos impressos em 3D no desempenho de rolamentos.

“Até agora, nossas pesquisas identificaram uma classe de aço alternativa viável para a impressão 3D dos componentes”, continuou Pantawane. “Isso gera o mesmo conjunto de propriedades mecânicas e melhora muito a eficiência da cadeia de suprimentos.”

Uma nova fronteira para projeto de produtos

Sankalp Kota, especialista em materiais, acredita que solucionar problemas dos clientes é o principal motivo para os investimentos da Timken em pesquisas de fabricação aditiva. Um dos principais indutores do trabalho é desenvolver processos que promovam tendências de leveza e sustentabilidade em transporte, dispositivos médicos, equipamentos industriais e bens de consumo.

Por exemplo, componentes aeroespaciais fabricados usando métodos tradicionais são feitos principalmente com estruturas metálicas densas. Densidade é o resultado de restrições do processo de fabricação a como o material é removido — e não porque é necessário transportar cargas.

A impressão 3D permite que projetistas de produtos comecem o trabalho com fabricação aditiva em mente. Eles podem reconsiderar a estrutura interna de um componente com base nas necessidades da aplicação, em vez de nas limitações de fabricação. Usando algoritmos em computadores, engenheiros podem determinar quanto metal deve ser adicionado, e a qual projeto, para garantir o desempenho do produto.

“Com isso, cortamos uma parte significativa do peso do componente original”, disse Kota. “Em aviação, cada grama economizada equivale a enormes reduções de custo para operar uma aeronave. E a construção é feita usando muito menos material para fins de sustentabilidade.”

Conectando clientes a soluções Just-in-Time

A fabricação aditiva também pode facilitar, para clientes, a aquisição de soluções altamente cruciais — mas de baixo volume — do portfólio mais amplo da Timken. Grande parte do trabalho da equipe de P&D é explorar a possibilidade de aplicar impressão 3D a soluções essenciais de movimento industrial, como fusos de esferas, extremidades de hastes e correntes industriais.

“Alguns clientes podem encomendar um produto uma vez por trimestre ou por ano, mas ele não deixa de ser crítico para as operações deles,” afirmou Kota. “A impressão 3D permite que fornecedores produzam muito mais rapidamente o número exato de componentes necessários, sem precisar ter inventário ou ferramental.”

Hoje, Kota e Pantawane continuam a trabalhar em colaboração com outras áreas de P&D, fabricação e cadeia de suprimentos da Timken para desenvolver métodos de impressão 3D completamente novos e exclusivos para a fabricação de rolamentos. O grupo está explorando opções para adaptar processos tradicionais de tratamento térmico ao ambiente de fabricação aditiva.

“Estamos trabalhando no desenvolvimento de propriedades intelectuais exclusivas da Timken,” disse Kota. “Isso proporcionará vantagens competitivas para os nossos clientes.”

As inovações da Timken centradas no cliente se baseiam em iniciativas realizadas nos laboratórios de P&D de classe mundial da Timken. Saiba mais sobre o investimento da empresa em diversas atividades técnicas, de modelagem e previsão de desempenho de produtos a prototipagem de novas soluções de rolamentos de última geração.

Published: 2025/06/17